Question

Ti、Fe、Cr、Mn等均為第四周期過(guò)渡元素，在生產(chǎn)生活中起著不可替代的重要作用，對(duì)其單質(zhì)和化合物的應(yīng)用研究是目前科學(xué)研究的前沿之一．請(qǐng)回答下列問(wèn)題：
（1）Cr元素（核電荷數(shù)為24）的基態(tài)原子電子排布式為

 

，這一排布方式符合哪些原理或規(guī)則？

 

，比較Fe和Mn的各級(jí)電離能后發(fā)現(xiàn)，氣態(tài)Mn²⁺再失去一個(gè)電子比氣態(tài)Fe²⁺再失去一個(gè)電子難，其原因是

 

．

（2）過(guò)渡元素的原子或離子許多外圍有較多能量相近的

 

能與某些分子或離子形成配合物，這些分子或離子應(yīng)具備的條件是

 

．
（3）Fe元素位于

 

周期

 

族，金屬鐵的晶體在不同溫度下有兩種堆積方式，晶胞分別如圖1、2所示．面心立方晶胞和體心立方晶胞中實(shí)際含有的Fe原子個(gè)數(shù)之比為

 

．
（4）某鈣鈦型復(fù)合氧化物（如圖3），以A原子為晶胞的頂點(diǎn)，A位可以是Ca、Sr、Ba或Pb，當(dāng)B位是V、Cr、Mn、Fe時(shí)，這種化合物具有CMR效應(yīng)（巨磁電阻效應(yīng)）．用A、B、O表示這類(lèi)特殊晶體的化學(xué)式：

 

．

Answer 1

考點(diǎn)：原子核外電子排布,晶胞的計(jì)算

專(zhuān)題：化學(xué)鍵與晶體結(jié)構(gòu)

分析：（1）根據(jù)能量最低原理及洪特規(guī)則特例書(shū)寫(xiě)；軌道上的電子處于全滿、半滿、全空時(shí)最穩(wěn)定，電子不容易失去；
（2）根據(jù)配位鍵的形成條件解答；
（3）鐵元素在周期表中的位置是第四周期第Ⅷ族；根據(jù)均攤法計(jì)算晶胞中Fe原子數(shù)目進(jìn)行解答；
（4）根據(jù)均攤法計(jì)算晶胞中A、B、O原子數(shù)目，進(jìn)而確定化學(xué)式．

解答： 解：（1）根據(jù)能量最低原理及洪特規(guī)則特例，可知Cr元素基態(tài)原子電子排布式為1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁵4s¹，
錳元素的3d能級(jí)和4s能級(jí)上的電子都是價(jià)電子，Mn元素基態(tài)原子的價(jià)電子排布式為3d⁵4s²，由Mn²⁺轉(zhuǎn)化為Mn³⁺時(shí)，3d能級(jí)由較穩(wěn)定的3d⁵半充滿狀態(tài)轉(zhuǎn)化為不穩(wěn)定的3d⁴狀態(tài)需要的能量較多；而Fe²⁺轉(zhuǎn)化為Fe³⁺時(shí)，3d能級(jí)由不穩(wěn)定的3d⁶轉(zhuǎn)化為穩(wěn)定的3d⁵半充滿較穩(wěn)定狀態(tài)，需要的能量相對(duì)要少，
 故答案為：1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁵4s¹；能量最低原理及洪特規(guī)則；由Mn²⁺轉(zhuǎn)化為Mn³⁺時(shí)，3d能級(jí)由較穩(wěn)定的3d⁵半充滿狀態(tài)轉(zhuǎn)化為不穩(wěn)定的3d⁴狀態(tài)需要的能量較多，而Fe²⁺轉(zhuǎn)化為Fe³⁺時(shí)，3d能級(jí)由不穩(wěn)定的3d⁶轉(zhuǎn)化為穩(wěn)定的3d⁵半充滿較穩(wěn)定狀態(tài)，需要的能量相對(duì)要少；
（2）過(guò)渡元素原子或離子外圍有較多能量相近的空軌道而能與一些分子或離子形成配合物，與過(guò)渡元素原子或離子形成配合物的分子或離子應(yīng)具備的條件是具有孤對(duì)電子，
故答案為：空軌道；具有孤對(duì)電子；
（3）鐵元素在周期表中的位置是第四周期第Ⅷ族；面心立方晶胞中Fe原子數(shù)目=8×

1

8

+6×

1

2

=4，體心立方晶胞中Fe原子=1+8×

1

8

=2，則面心立方晶胞和體心立方晶胞中實(shí)際含有的Fe原子個(gè)數(shù)之比=4：2=2：1，
故答案為：四；Ⅷ；2：1；
（4）晶胞中A原子數(shù)目=8×

1

8

=1、B原子數(shù)目=1、O原子數(shù)目=6×

1

2

=3，這類(lèi)特殊晶體的化學(xué)式為：ABO₃，
故答案為：ABO₃．

點(diǎn)評(píng)：本題是對(duì)物質(zhì)結(jié)構(gòu)的考查，涉及核外電子排布、電離能、配位鍵、晶胞計(jì)算等，旨在考查學(xué)生對(duì)基礎(chǔ)知識(shí)的掌握及綜合應(yīng)用，（1）中注意根據(jù)洪特規(guī)則特例進(jìn)行理解分析，難度中等．