Question

16．Ⅰ．Fe³⁺可以與SCN^-、CN^-、F^-、有機分子等形成很多的配合物．請回答下列問題：
（1）基態(tài)Fe³⁺的電子排布式可表示為1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁵．
（2）與CN^-互為等電子體的分子有N₂和CO（寫出2種）．
（3）金屬配合物Fe（CO）_n的中心原子價電子數(shù)與配體提供電子總數(shù)之和為18，則n=5．
Ⅱ．已知氮化鋁的晶胞結構如圖所示．請回答下列問題：
（4）下列說法正確的是BC（填序號）．
A．氮化鋁晶胞結構與NaCl相同 B．第一電離能 N＞Al
C．電負性N＞Al                  D．原子半徑 N＞Al
（5）NH₃空間構型為三角錐形；已知（CH₃）₃Al為非極性分子，則其中鋁原子的雜化方式為sp²．
（6）若氮化鋁可由（CH₃）₃Al和NH₃在一定條件下反應制得，則反應的方程式為（CH₃）₃Al+NH₃$\frac{\underline{\;一定條件\;}}{\;}$AlN+3CH₄ ．
（7）若Al與N 原子最近的距離為a cm，則該晶體的密度為$\frac{41×3\sqrt{3}}{16{a}^{3}{N}_{A}}$ g/cm³．（阿伏加德羅常數(shù)用N_A表示）

Answer 1

分析 （1）原子形成陽離子失去高能層中該能級電子，再失去同能層中低能級電子，然后再失去低能層中電子；
（2）原子總數(shù)相等、價電子總數(shù)相等的微�；�為等電子體；
（3）Fe是26元素，其價電子數(shù)是8，每個配體CO分子提供電子數(shù)為2；
（4）A．NaCl晶胞中，沒有氯離子周圍有6個鈉離子，每個鈉離子周圍有6個氯離子；
B．元素非金屬性越強，原子越不易失去電子，第一電離能越大；
C．非金屬性越強，電負性越大；
D．同周期自左而右原子半徑減小、同主族自上而下原子半徑增大；
（5）氨氣分子為三角錐形；（CH₃）₃Al為非極性分子，Al原子與3個甲基形成平面正三角形結構；
（6）晶胞中晶胞中N原子數(shù)目為4、Al原子數(shù)目為8×$\frac{1}{8}$+6×$\frac{1}{2}$=4，氮化鋁化學式為AlN，可由（CH₃）₃Al和NH₃在一定條件下反應制得，由元素守恒可知還生成甲烷；
（7）頂點白色與相鄰的黑色球位于晶胞體對角線上，黑色球到側面距離均相等，過晶胞中左側2個黑色球、右側2個黑色球及面心白色球作左、右側面的平行面，可以將體對角線4等份，即頂點白色球與相鄰黑色球距離為晶胞體對角線的$\frac{1}{4}$，據(jù)此計算晶胞棱長，進而計算晶胞體積．利用均攤法計算晶胞中Al、N原子數(shù)目，進而計算晶胞質(zhì)量，再根據(jù)ρ=$\frac{m}{ρ}$計算晶胞密度．

解答 解：（1）Fe原子核外電子排布為1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁶4s²，原子形成陽離子失去高能層中該能級電子，再失去同能層中低能級電子，然后再失去低能層中電子，故基態(tài)Fe³⁺的電子排布式可表示為1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁵，
故答案為：1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁵；
（2）原子總數(shù)相等、價電子總數(shù)相等的微粒互為等電子體，與CN^-互為等電子體的分子有N₂和CO，
故答案為：N₂和CO；
（3）Fe是26元素，其價電子數(shù)是8，每個配體CO分子提供電子數(shù)為2，則8+2n=18，故n=5，
故答案為：5；
（4）A．NaCl晶胞中，沒有氯離子周圍有6個鈉離子，每個鈉離子周圍有6個氯離子，AlN晶體中每個N原子周圍有3個Al原子，二者晶胞結構不相同，故A錯誤；
B．元素非金屬性越強，原子越不易失去電子，第一電離能越大，故第一電離能 N＞Al，故B正確；
C．非金屬性越強，電負性越大，故電負性N＞Al，故C正確；
D．同周期自左而右原子半徑減小、同主族自上而下原子半徑增大，故原子半徑 N＜Al，故D錯誤，
故選：BC；
（5）氨氣分子為三角錐形；（CH₃）₃Al為非極性分子，Al原子與3個甲基形成平面正三角形結構，Al原子采取sp²雜化，
故答案為：三角錐形；sp²；
（6）晶胞中晶胞中N原子數(shù)目為4、Al原子數(shù)目為8×$\frac{1}{8}$+6×$\frac{1}{2}$=4，氮化鋁化學式為AlN，可由（CH₃）₃Al和NH₃在一定條件下反應制得，由元素守恒可知還生成甲烷，反應方程式為：（CH₃）₃Al+NH₃$\frac{\underline{\;一定條件\;}}{\;}$AlN+3CH₄ ，
故答案為：（CH₃）₃Al+NH₃$\frac{\underline{\;一定條件\;}}{\;}$AlN+3CH₄ ；
（7）頂點白色與相鄰的黑色球位于晶胞體對角線上，黑色球到側面距離均相等，過晶胞中左側2個黑色球、右側2個黑色球及面心白色球作左、右側面的平行面，可以將體對角線4等份，即頂點白色球與相鄰黑色球距離為晶胞體對角線的$\frac{1}{4}$，則晶胞體對角線長為4a cm，晶胞棱長為$\frac{4\sqrt{3}a}{3}$ cm，晶胞中N原子數(shù)目為4、Al原子數(shù)目為8×$\frac{1}{8}$+6×$\frac{1}{2}$=4，故晶胞質(zhì)量為4×$\frac{41}{{N}_{A}}$g，則晶胞密度為4×$\frac{41}{{N}_{A}}$g÷（$\frac{4\sqrt{3}a}{3}$ cm）³=$\frac{41×3\sqrt{3}}{16{a}^{3}{N}_{A}}$g．cm^-3，
故答案為：$\frac{41×3\sqrt{3}}{16{a}^{3}{N}_{A}}$．

點評 本題是對物質(zhì)結構的考查，涉及核外電子排布、等電子體、配合物、電負性、電離能、微粒大小比較、分子構型、雜化方式、晶胞計算等，（7）中計算為易錯點、難點，需要學生具備一定的空間想象與數(shù)學計算能力，難度中等．