Question

【題目】鎂、鋁、硅、銀、鐵的單質(zhì)及其化合物在建筑業(yè)、飛機(jī)制造業(yè)、電子工業(yè)和石油化工等方面應(yīng)用廣泛。回答下列問題：

(1)Fe3+價(jià)層電子的軌道表達(dá)式(電子排布圖)為__。

(2)晶體硅屬于______晶體。硅能形成多種化合物(如SiH4、Si2H4等)，SiH4的分子的立體構(gòu)型為____；Si2H4分子中含有的σ鍵和π鍵的數(shù)目之比為____。

有機(jī)物種類繁多的原因其中之一就是因?yàn)樘荚�子之間既可以形成單鍵又可以形成雙鍵和三鍵，Si和Ge與C是同主族價(jià)電子數(shù)相同，但是Si和Ge就難形成雙鍵或三鍵，原因是________

(3)Mg、Al、Si的第一電離能由大到小順序：______________

(4)Ca和Fe屬于同一周期，且核外最外層電子構(gòu)型相同，但金屬Ca的熔點(diǎn)、沸點(diǎn)等都比金屬Fe低，原因是______。

(5)Ag晶體的堆積方式為面心立方最密堆積(如圖所示)，晶胞中Ag原子的配位數(shù)為______；設(shè)Ag原子半徑為rcm，阿伏加德羅常數(shù)的值用NA表示，則Ag晶體的密度為______g·cm-3(寫出表達(dá)式)。

Answer 1

【答案】 原子 正四面體形 5:1 Si、Ge原子半徑大，原子間形成σ鍵長(zhǎng)，P-P軌道幾乎不能重疊，難以形成穩(wěn)定的π鍵，所以不易形成雙鍵或三鍵 Si＞Mg＞Al Ca的原子半徑較大，且價(jià)電子較少，金屬鍵較弱 12

【解析】

根據(jù)Fe核電荷數(shù)為26，核外26個(gè)電子，Fe3+則失去最外層4s上2個(gè)電子和3d軌道上一個(gè)電子，寫出價(jià)電子的軌道表達(dá)式；根據(jù)Si晶體的結(jié)構(gòu)推出晶體類型，由VSEPR理論確定SiH4的空間構(gòu)型，由C2H4結(jié)構(gòu)類推Si2H4中σ鍵、π鍵，由Si、Ge原子半徑大，原子間形成σ鍵長(zhǎng)，P-P軌道不能重疊，說明難形成雙鍵或叁鍵；根據(jù)第一電離能遞變規(guī)律，判斷電離能的大小；根據(jù)Ca的原子半徑比Fe大，形成金屬鍵弱來解釋；根據(jù)晶體的結(jié)構(gòu)，進(jìn)行晶胞的相關(guān)計(jì)算。

（1）Fe元素為26號(hào)元素，原子核外有26個(gè)電子，所以核外電子排布式為：1s22s22p63s23p63d64s2或[Ar]3d64s2，Fe3+的價(jià)層電子為其3d能級(jí)上5個(gè)電子，Fe3+的價(jià)層電子的電子排布圖為：；答案為：。

（2）晶體硅是Si原子間通過共價(jià)鍵形成的網(wǎng)狀立體結(jié)構(gòu)，屬于原子晶體，SiH4的中心原子的價(jià)層電子對(duì)數(shù)=4+(41×4)=4，沒有孤電子對(duì)，故中心原子的雜化軌道類型為sp3雜化，其分子的立體構(gòu)型為正四面體，鍵角109°28'，Si2H4分子與乙烯一致，Si原子成2個(gè)Si-H鍵、1個(gè)Si=Si鍵，單鍵是σ鍵，雙鍵中含有1個(gè)σ鍵、1個(gè)π鍵，故分子中含有5個(gè)σ鍵、1個(gè)π鍵，1molSi2H4分子中含有σ鍵與π鍵的數(shù)目之比為5：1，因?yàn)?/span>Si、Ge原子半徑大，原子間形成σ鍵長(zhǎng)，P-P軌道幾乎不能重疊，難以形成穩(wěn)定的π鍵，所以不易形成雙鍵或三鍵，答案為原子，正四面體，5：1，因?yàn)?/span>Si、Ge原子半徑大，原子間形成σ鍵長(zhǎng)，P-P軌道幾乎不能重疊，難以形成穩(wěn)定的π鍵，所以不易形成雙鍵或三鍵。

（3）同一周期元素，元素第一電離能隨著原子序數(shù)增大而呈增大趨勢(shì)，但第IIA族、第VA族元素第一電離能大于其相鄰元素，Mg、Al、Si為同一周期元素，鎂為IIA族元素，所以元素第一電離能：Si＞Mg＞Al；答案為Si＞Mg＞Al。

（4）與Fe相比Ca的原子半徑較大，且價(jià)電子較少，金屬鍵較弱，則金屬Ca的熔點(diǎn)、沸點(diǎn)等都比金屬Fe低；答案為金屬Ca的原子半徑較大，且價(jià)電子較少，金屬鍵較弱。

（5）由晶胞圖可知，Ag為面心立方最密堆積，以頂點(diǎn)Ag原子研究，其配原子位于晶胞面心，每個(gè)頂點(diǎn)為8個(gè)晶胞共用，每個(gè)面心為2個(gè)晶胞共用，故其配原子數(shù)目為=12，處于面對(duì)角線上的原子相鄰，Ag原子半徑為r cm，則晶胞棱長(zhǎng)為2rcm，晶胞中Ag原子數(shù)目=8×+6×=4，晶胞質(zhì)量=4×g，晶體密度=(4×g）÷(2rcm)3= gcm-3；答案為：12，。