Question

黑色金属是指铁、铬、锰及其合金，在生产生活中有着广泛的用途。请回答下列问题：

(l)基态铬原子核外存在___ 对自旋相反的电子，其未成对电子有____种空间伸展方向。铁和锰的第三电离能(I₃)较大的是____（填元素符号），原因是____。

(2)环戊二烯，无色液体，熔点-97.5℃，沸点40. 0℃，存在于煤焦油中。

①环戊二烯物质中存在的微粒间相互作用有____

A 范德华力    B 氢键  C δ键    D π键

②环戊二烯分子中碳原子的杂化轨道类型是_____

③配合物中配体提供电子对的方式包括孤对电子、π电子等。二茂铁的分子结构如图所示，其中铁的配位数是____。

(3)金属锰的一种面心立方晶胞结构示意图如图所示，已知锰原子半径为141. 4pm，则该晶胞参数a= ___。由于晶体缺陷造成晶体结构中部分原子缺失，测得实际密度为5. 52g·cm^-3，Mn元素相对原子质量按为54. 94计算，此晶胞的缺陷率为____（缺陷率为单位体积内缺失原子数占应有原子总数的百分比）。

Answer

9 6 锰 基态Mn2+外围电子为3d5，为半满，是稳定结构，再失去一个电子所需要能量较高，所以第三电离能大；而Fe2+外围电子3d6，第三电离能小。 ACD sp2、sp3 6 400.0pm 3.2%

【解析】

（1）Cr是24号元素，基态Cr原子的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d54s1或[Ar]3d54s1, 1s-3p共9个轨道充满电子，每个轨道中有两个电子自旋方向相反；3d五个轨道和4s轨道上各有一个电子，其空间伸展方向各不相同。故基态铬原子核外存在自旋相反的电子有9对, 其未成对电子有6种空间伸 展方向。Mn2+外围电子为3d5，为半满，是稳定结构，再失去一个电子所需要能量较高，第三电离能大；而Fe2+外围电子3d6，再失去一个电子变为半满结构3d5，所以第三电离能锰大于铁。答案：9； 6；锰；基态Mn2+外围电子为3d5，为半满，是稳定结构，再失去一个电子所需要能量较高，所以第三电离能大；而Fe2+外围电子3d6，第三电离能小。

（2）①环戊二烯晶体属于分子晶体，分子间存在范德华力；环戊二烯分子内原子间存在共价键（单键和双键），有σ键、π键，故选ACD，②环戊二烯分子中，双键碳原子的杂化类型为sp2，全部单键碳原子的杂化类型为sp3 。 ③配位数是形成配位化合物时，一个中心原子接受的配体提供的电子对对数。形成二茂铁时，每个环戊二烯离子提供1对孤电子对、2对π电子对，故二茂铁分子中铁原子配位数是6。答案：ACD；sp2、sp3；6。

（3）金属锰是面心立方晶胞，锰原子半径为141.4pm，则该晶胞面对角线4×141.4pm，晶胞边长为4×141.4pm/1.414 =400.0pm。晶胞中含有锰原子的个数：8×1/8＋6×1/2＝4，所以晶胞的密度＝＝5.70g▪cm-3，缺陷率为单位体积内缺失原子数占应有原子总数的百分比，缺陷率＝（5.70-5.52）/5.70×100%＝3.2%。答案：400.0pm；3.2%。