Question

【題目】黑色金屬是指鐵、鉻、錳及其合金，在生產生活中有著廣泛的用途。請回答下列問題：

(l)基態鉻原子核外存在___ 對自旋相反的電子，其未成對電子有____種空間伸展方向。鐵和錳的第三電離能(I3)較大的是____（填元素符號），原因是____。

(2)環戊二烯，無色液體，熔點-97.5℃，沸點40. 0℃，存在于煤焦油中。

①環戊二烯物質中存在的微粒間相互作用有____

A 范德華力 B 氫鍵 C δ鍵 D π鍵

②環戊二烯分子中碳原子的雜化軌道類型是_____

③配合物中配體提供電子對的方式包括孤對電子、π電子等。二茂鐵的分子結構如圖所示，其中鐵的配位數是____。

(3)金屬錳的一種面心立方晶胞結構示意圖如圖所示，已知錳原子半徑為141. 4pm，則該晶胞參數a= ___。由于晶體缺陷造成晶體結構中部分原子缺失，測得實際密度為5. 52g·cm-3，Mn元素相對原子質量按為54. 94計算，此晶胞的缺陷率為____（缺陷率為單位體積內缺失原子數占應有原子總數的百分比）。

Answer 1

【答案】9 6 錳 基態Mn2+外圍電子為3d5，為半滿，是穩定結構，再失去一個電子所需要能量較高，所以第三電離能大；而Fe2+外圍電子3d6，第三電離能小。 ACD sp2、sp3 6 400.0pm 3.2%

【解析】

（1）Cr是24號元素，基態Cr原子的核外電子排布式為1s22s22p63s23p63d54s1或[Ar]3d54s1, 1s-3p共9個軌道充滿電子，每個軌道中有兩個電子自旋方向相反；3d五個軌道和4s軌道上各有一個電子，其空間伸展方向各不相同。故基態鉻原子核外存在自旋相反的電子有9對, 其未成對電子有6種空間伸 展方向。Mn2+外圍電子為3d5，為半滿，是穩定結構，再失去一個電子所需要能量較高，第三電離能大；而Fe2+外圍電子3d6，再失去一個電子變為半滿結構3d5，所以第三電離能錳大于鐵。答案：9； 6；錳；基態Mn2+外圍電子為3d5，為半滿，是穩定結構，再失去一個電子所需要能量較高，所以第三電離能大；而Fe2+外圍電子3d6，第三電離能小。

（2）①環戊二烯晶體屬于分子晶體，分子間存在范德華力；環戊二烯分子內原子間存在共價鍵（單鍵和雙鍵），有σ鍵、π鍵，故選ACD，②環戊二烯分子中，雙鍵碳原子的雜化類型為sp2，全部單鍵碳原子的雜化類型為sp3 。 ③配位數是形成配位化合物時，一個中心原子接受的配體提供的電子對對數。形成二茂鐵時，每個環戊二烯離子提供1對孤電子對、2對π電子對，故二茂鐵分子中鐵原子配位數是6。答案：ACD；sp2、sp3；6。

（3）金屬錳是面心立方晶胞，錳原子半徑為141.4pm，則該晶胞面對角線4×141.4pm，晶胞邊長為4×141.4pm/1.414 =400.0pm。晶胞中含有錳原子的個數：8×1/8＋6×1/2＝4，所以晶胞的密度＝＝5.70gcm-3，缺陷率為單位體積內缺失原子數占應有原子總數的百分比，缺陷率＝（5.70-5.52）/5.70×100%＝3.2%。答案：400.0pm；3.2%。