Question

【题目】Mn、Fe均为第4周期过渡金属元素，两元素的部分电离能数据如下表：

元素		Mn	Fe
电离能/(kJ·mol-1)	I1	717	759
	I2	1509	1561
	I3	3248	2957

回答下列问题：

（1）Mn元素基态原子价电子层的电子排布式为__；比较两元素的I2、I3可知，气态Mn2+再失去一个电子比气态Fe2+再失去一个电子难，其原因是__。

（2）金属铁的晶体在不同温度下有两种堆积方式，晶胞分别如图所示。面心立方晶胞和体心立方晶胞中实际含有的Fe原子个数之比为__，Fe原子配位数之比为__。

Answer 1

【答案】3d54s2 Mn2+转化为Mn3+时，3d能级由较稳定的3d5半充满状态转变为不稳定的3d4状态(或Fe2+转化为Fe3+时，3d能级由不稳定的3d6状态转变为较稳定的3d5半充满状态 2∶1 3∶2

【解析】

(1)根据核外电子排布的规律书写；原子轨道处于半满、全满、全空时能量更低，更稳定；

(2)利用均摊法计算晶胞中原子的数目；面心立方晶胞中，以顶点的Fe分析，与之最近的Fe原子位于面心上，体心立方晶胞中以体心的Fe分析，与之最近的Fe原子处于顶点上，据此分析解答。

(1)Mn元素为25号元素，核外电子排布式为[Ar]3d54s2，所以价层电子排布式为3d54s2，由Mn2+转化为Mn3+时，3d能级由较稳定的3d5半充满状态转为不稳定的3d4状态，需要的能量较多；而Fe2+到Fe3+时，3d能级由不稳定的3d6到稳定的3d5半充满状态，需要的能量较少，故答案为：3d54s2；Mn2+转化为Mn3+时，3d能级由较稳定的3d5半充满状态转变为不稳定的3d4状态(或Fe2+转化为Fe3+时，3d能级由不稳定的3d6状态转变为较稳定的3d5半充满状态)；

(2)面心立方晶胞中实际含有的Fe原子个数为8×+6×=4，体心立方晶胞中含有Fe原子的个数为8×+1=2，所以面心立方晶胞和体心立方晶胞中实际含有的Fe原子个数之比为2∶1；面心立方晶胞中每个Fe原子周围有12个Fe原子，体心立方晶胞中每个Fe原子周围有8个Fe原子，故Fe原子配位数之比为12∶8=3∶2，故答案为：2∶1；3∶2。