Question

12．（1）Mn．Fe均為第四周期過(guò)渡元素，兩元素的部分電離能數(shù)據(jù)列于下表：

元    素		Mn	Fe
電離能/kJ•mol-1	I1	717	759
	I2	1509	1561
	I3	3248	2957

回答下列問(wèn)題：Mn元素價(jià)電子層的電子排布式為3d⁵4s²，比較兩元素I．I₃可知，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．對(duì)此，你的解釋是由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）白色的無(wú)水硫酸銅粉末溶于水后得到藍(lán)色溶液，請(qǐng)解釋這一現(xiàn)象的原因（用離子方程式）：Cu²⁺+4H₂O=[Cu（H₂O）₄]²⁺，向藍(lán)色溶液中加入氨水，首先形成藍(lán)色沉淀，繼續(xù)加入氨水，沉淀溶解得到深藍(lán)色透明溶液，請(qǐng)寫出沉淀溶解過(guò)程的離子方程式Cu（OH）₂+4NH₃=[Cu（NH₃）₄]²⁺+2OH^-或Cu（OH）₂+4NH₃•H₂O=[Cu（NH₃）₄]²⁺+2OH^-+4H₂O．
（3）ZnS在熒光體、光導(dǎo)體材料、涂料、顏料等行業(yè)中應(yīng)用廣泛．晶體結(jié)構(gòu)如下圖所示，其晶胞邊長(zhǎng)為540.0pm，晶胞中Zn原子的配位數(shù)為4，列式表示并計(jì)算立方ZnS晶體的密度（g•cm^-3）4.1g/（cm）³．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)核外電子排布規(guī)律書寫；原子軌道處于半滿、全滿、全空時(shí)能量更低穩(wěn)定；
（2）硫酸銅溶于水，銅離子與水生成了呈藍(lán)色的配合離子[Cu（H₂O）₄]²⁺，結(jié)合沉淀溶解平衡綜合分析；
（3）晶胞中Zn原子的配位數(shù)為4，利用均攤法計(jì)算晶胞中含有的硫原子和鋅原子，根據(jù)ρ=$\frac{\frac{M}{{N}_{A}}}{V}$計(jì)算密度．

解答 解：（1）Mn元素為25號(hào)元素，核外電子排布式為[Ar]3d⁵4s²，所以價(jià)層電子排布式為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)為不穩(wěn)定的3d⁴狀態(tài)需要的能量較多；而Fe²⁺到Fe³⁺時(shí)，3d能級(jí)由不穩(wěn)定的3d⁶到穩(wěn)定的3d⁵半充滿狀態(tài)，需要的能量相對(duì)要少．
故答案為：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)為不穩(wěn)定的3d⁴狀態(tài)需要的能量較多；而Fe²⁺到Fe³⁺時(shí)，3d能級(jí)由不穩(wěn)定的3d⁶到穩(wěn)定的3d⁵半充滿狀態(tài)，需要的能量相對(duì)要少；
（2）將白色的無(wú)水CuSO₄溶解于H₂O中，溶液呈藍(lán)色，是因?yàn)樯�成了一種呈藍(lán)色的配合離子，生成此配合離子的離子方程式：Cu²⁺+4H₂O=[Cu（H₂O）₄]²⁺，
向該藍(lán)色溶液中加入少量氨水，發(fā)生Cu（OH）₂+4NH₃=[Cu（NH₃）₄]²⁺+2OH^-或Cu（OH）₂+4NH₃•H₂O=[Cu（NH₃）₄]²⁺+2OH^-+4H₂O，
故答案為：Cu²⁺+4H₂O=[Cu（H₂O）₄]²⁺；Cu（OH）₂+4NH₃=[Cu（NH₃）₄]²⁺+2OH^-或Cu（OH）₂+4NH₃•H₂O=[Cu（NH₃）₄]²⁺+2OH^-+4H₂O；
（3）黑球全部在晶胞內(nèi)部，該晶胞中含有黑球個(gè)數(shù)是4，白球個(gè)數(shù)=$\frac{1}{8}$×8+$\frac{1}{2}$×6=4，所以配位數(shù)為4，ρ=$\frac{\frac{M}{{N}_{A}}}{V}$=$\frac{\frac{4×（65+32）g/mol}{6.02×1{0}^{23}mo{l}^{-1}}}{（540×1{0}^{-10}cm）^{3}}$=4.1g/（cm）³，
故答案為：4；4.1g/（cm）³．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了核外電子排布、配合離子、，晶體的計(jì)算等知識(shí)點(diǎn)，有關(guān)晶胞的計(jì)算是考試的熱點(diǎn)，是學(xué)習(xí)的重點(diǎn)，題目難度中等．