Question

17．已知有H、C、N、O、Na、Si、Cl、Ca、Fe等元素，請(qǐng)回答下列問題：
（1）基態(tài)鈉原子的電子排布式為1s²2s²2p⁶3s¹或[Ne]3s¹
（2）熔點(diǎn)Al₂O₃＞AlCl₃（填“＞”“＜”或“=”）．
（3）由H、C、N、O形成的10電子微粒中，含有配位鍵的微粒的結(jié)構(gòu)式是（寫出一種即可）．
（4）化合物Fe（CO）₅常溫下為液態(tài)，熔點(diǎn)為一20.5℃，沸點(diǎn)為103℃，易溶于非極性溶劑，據(jù)此判斷Fe（CO）₅晶體屬于分子晶體（填晶體類型）．
（5）上述元素形成的含氧酸根中，與NO₃^-互為等電子體的是CO₃^2-（寫出一種即可），它們的中心原子的雜化類型均是sp²．
（6）已知CaC₂晶體的晶胞結(jié)構(gòu)與NaCl晶體的相似（如圖1所示），但CaC₂晶體中啞鈴形C₂^2-的存在，使晶胞沿一個(gè)方向拉長(zhǎng)．CaC₂晶體1個(gè)Ca²⁺周圍距離最近的C₂^2-數(shù)目為4個(gè)．
（7）已知Fe的晶胞結(jié)構(gòu)如圖2所示，假設(shè)Fe原子半徑為r cm，則金屬鐵的密度為$\frac{112}{NA（\frac{4\sqrt{3}}{3}r）^{3}}$g•cm^-3（列出計(jì)算式即可）．

Answer 1

分析 （1）判斷元素原子的核外電子數(shù)，再根據(jù)核外電子排布規(guī)律來寫；
（2）分子晶體熔點(diǎn)一般較低，離子晶體的熔點(diǎn)較高；
（3）含有孤電子對(duì)和含有空軌道的原子間易形成配位鍵，如H、C、N、O形成的10電子微粒中的H₃O⁺中，氧原子含有3個(gè)共價(jià)單鍵和一個(gè)孤電子對(duì)；
（4）分子晶體熔沸點(diǎn)低，比較易溶于非極性溶劑；
（5）根據(jù)等電子體是指具有相同價(jià)電子總數(shù)和原子總數(shù)的分子或離子來回答；NO₃^-中價(jià)層電子對(duì)個(gè)數(shù)=3+$\frac{1}{2}$（5+1-3×2）=3，且不含孤電子對(duì)，所以該分子為平面三角形，中心原子采用sp²雜化；
（6）根據(jù)晶胞結(jié)構(gòu)圖知，以最中心鈣離子為例，Ca²⁺周圍距離最近且等距離的C₂^2-分布在這個(gè)鈣離子同一層的正方形的棱邊的中點(diǎn)上，由于晶胞沿一個(gè)方向拉長(zhǎng)，所以上底面面心上和下底面面心上的兩個(gè)C₂^2-與鈣離子的距離大于同一層上的4個(gè)C₂^2-與鈣離子的距離，所以1個(gè)Ca²⁺周圍距離最近的C₂^2-有4個(gè)，據(jù)此答題；
（7）根據(jù)ρ=$\frac{m}{V}$計(jì)算．

解答 解：（1）Na元素為11號(hào)元素，原子核外有11個(gè)電子，所以核外電子排布式為：1s²2s²2p⁶3s¹，
故答案為：1s²2s²2p⁶3s¹或[Ne]3s¹；
（2）Al₂O₃是離子晶體，AlCl₃是分子晶體，離子晶體的熔點(diǎn)大于分子晶體熔點(diǎn)，故熔點(diǎn)Al₂O₃＞AlCl₃，
故答案為：＞；
（3）含有孤電子對(duì)和含有空軌道的原子間易形成配位鍵，如H、C、N、O形成的10電子微粒中的H₃O⁺中，氧原子含有3個(gè)共價(jià)單鍵和一個(gè)孤電子對(duì)，水合氫離子中氫離子含有空軌道，氧原子含有孤電子對(duì)，所以二者形成一個(gè)配位鍵，所以結(jié)構(gòu)式為：，
故答案為：；
（4）分子晶體的熔沸點(diǎn)較低，根據(jù)題給信息知，該物質(zhì)的熔沸點(diǎn)較低，所以為分子晶體，
故答案為：分子晶體；
（5）NO₃^-中有4個(gè)原子，5+6×3+1=24個(gè)價(jià)電子，CO₃^2-中有4個(gè)原子，4+6×3+2=24個(gè)價(jià)電子，與NO₃^-是等電子體；NO₃^-中價(jià)層電子對(duì)個(gè)數(shù)=3+$\frac{1}{2}$（5+1-3×2）=3，且不含孤電子對(duì)，所以該分子為平面三角形，中心原子采用sp²雜化，互為等電子體的物質(zhì)結(jié)構(gòu)相似，故它們的中心原子的雜化類型均是sp²雜化，
故答案為：CO₃^2-；sp²；
（6）根據(jù)晶胞結(jié)構(gòu)圖知，以最中心鈣離子為例，Ca²⁺周圍距離最近且等距離的C₂^2-分布在這個(gè)鈣離子同一層的正方形的棱邊的中點(diǎn)上，由于晶胞沿一個(gè)方向拉長(zhǎng)，所以上底面面心上和下底面面心上的兩個(gè)C₂^2-與鈣離子的距離大于同一層上的4個(gè)C₂^2-與鈣離子的距離，所以1個(gè)Ca²⁺周圍距離最近的C₂^2-有4個(gè)，
故答案為：4；
（7）Fe晶胞圖為，單質(zhì)晶體為體心立方密堆積，晶體中Fe原子的配位數(shù)為8，其Fe的原子半徑為rcm，設(shè)晶胞棱長(zhǎng)為xcm，則3x²=（4r）²，故x=$\frac{4\sqrt{3}}{3}$rcm，晶胞中Fe原子數(shù)目為1+8×$\frac{1}{8}$=2，晶胞質(zhì)量為$\frac{2×56}{NA}$g，則晶體密度為$\frac{\frac{2×56}{NA}}{（\frac{4\sqrt{3}}{3}r）^{3}}$=$\frac{112}{NA（\frac{4\sqrt{3}}{3}r）^{3}}$g/cm³，
故答案為：$\frac{112}{NA（\frac{4\sqrt{3}}{3}r）^{3}}$．

點(diǎn)評(píng) 本題考查原子的電子排布式為，晶體熔點(diǎn)的比較，等電子體，雜化類型，晶胞結(jié)構(gòu)中配位數(shù)個(gè)數(shù)判斷以及晶體密度的計(jì)算，側(cè)重于學(xué)生的分析能力和自學(xué)能力的考查，本題難度中等．