Question

【題目】近日，由浙江大學(xué)饒燦教授課題組發(fā)現(xiàn)的一種新礦物LiAl5O8，被國(guó)際礦物學(xué)協(xié)會(huì)命名為“竺可楨石”，英文名為Chukochenite。回答下列問(wèn)題：

（1）基態(tài)Li＋核外電子的電子云輪廓圖為___________。

（2）第二電離能：I2（Mg）___________I2（Al）（填“>”“<”或“＝”）。

（3）已知：O2－、F－的半徑依次為140 pm、136 pm，Li2O、LiF的熔點(diǎn)依次為1840K、1121K。Li2O的熔點(diǎn)高于LiF的主要原因是____________。

（4）LiAlH4是重要供氫劑和還原劑，工業(yè)上利用AlC3和LiH在特殊條件下合成LiAlH4。

①氯化鋁蒸氣中存在Al2Cl6分子且每個(gè)原子價(jià)層都達(dá)到8電子結(jié)構(gòu)，畫出Al2Cl6的結(jié)構(gòu)式___________。（要注明配位鍵和普通共價(jià)鍵），鋁的雜化類型是___________。

②AlH的空間結(jié)構(gòu)是_____________。

（5）某鋰鈷復(fù)合氧化物晶胞如圖1所示。該化合物的化學(xué)式為_______________。Co3＋和NH3形成配離子[Co（NH3）6]3＋，游離態(tài)NH3中鍵角∠HNH___________（填“大于”“小于”或“等于”）[Co（NH3）6]3＋中鍵角∠HNH。

（6）以晶胞參數(shù)為單位長(zhǎng)度建立的坐標(biāo)系可以表示晶胞中各原子的位置，稱作原子分?jǐn)?shù)坐標(biāo)。LiCl·3H2O屬于正交晶系（長(zhǎng)方體形）。品胞參數(shù)為0.75 nm、1.0 nm、0.56 nm。如圖2為沿z軸投影的晶胞中所有氯原子的分布圖和原子分?jǐn)?shù)坐標(biāo)。

①據(jù)此推斷該晶胞中氯原子數(shù)目為___________。LiCl·3H2O的摩爾質(zhì)量為M g·mol－1，晶胞密度為d g·cm－3，則阿伏加德羅常數(shù)NA為___________mol－1（列出計(jì)算表達(dá)式）。

②圖2中A、B兩原子核間距離為___________nm（只列計(jì)算式）。

Answer 1

【答案】球形 ＜ O2-的電荷數(shù)是F-的2倍 sp3 正四面體 LiCoO2 小于 4

【解析】

根據(jù)原子失去一個(gè)電子之后的電子排布分析第二電離能的大小；根據(jù)陰離子半徑和電荷數(shù)判斷離子晶體的熔沸點(diǎn)高低；根據(jù)價(jià)層電子對(duì)互斥理論判斷離子的空間構(gòu)型；根據(jù)均攤法計(jì)算晶胞中各原子的個(gè)數(shù)，通過(guò)晶胞體積和晶胞質(zhì)量計(jì)算阿伏伽德羅常數(shù)。

(1)基態(tài)Li+的電子排布式為1s2，電子云呈球形；

(2) Al+、Mg+的電子排布式分別為3s2、3s1，全充滿結(jié)構(gòu)比半充滿穩(wěn)定，鋁的核電荷數(shù)多，故鎂的第二電離能小于鋁；

(3)氧化鋰、氟化鋰都是離子晶體，陰離子半徑相差較小，氧化鋰中氧離子所帶電荷數(shù)是氟離子二倍，故氧化鋰中離子鍵比氟化鋰強(qiáng)，氧化鋰熔點(diǎn)高于氟化鋰；

(4)①Al2Cl6分子中存在2個(gè)配位鍵，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式如圖所示，其中Al形成4個(gè)單鍵，采用sp3雜化；

②中鋁原子價(jià)層有4個(gè)電子對(duì)，空間結(jié)構(gòu)為正四面體；

(5)觀察圖1可知，Li原子數(shù)為=9，Co原子數(shù)為=9，O原子數(shù)為=18，故該化合物中Li、Co、O個(gè)數(shù)之比為1∶1∶2，該化合物的化學(xué)式為LiCoO2；[Co(NH3)6]3+中NH3的N原子價(jià)層孤電子對(duì)與鈷離子形成配位鍵，孤電子對(duì)對(duì)成鍵電子對(duì)排斥力減小，故鍵角較大；

(6)①觀察圖2知，yz面上有4個(gè)氯原子，體內(nèi)有2個(gè)氯原子，所以1個(gè)該品胞含4個(gè)氯原子。1cm =107nm，由密度公式知，NA=mol-1；

②觀察A、B原子坐標(biāo)參數(shù)，它們?cè)?/span>x軸參數(shù)都是0.5，相當(dāng)于A、B原子在yz面上。可以建立直角三角形，AB距離是這個(gè)三角形的斜邊。根據(jù)三角形勾股定理可知，AB=nm。