Question

【題目】[化學(xué)——選修3：物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)]

（1）納米技術(shù)制成的金屬燃料、非金屬固體燃料、氫氣等已應(yīng)用到社會生活和高科技領(lǐng)域。單位質(zhì)量的A和B單質(zhì)燃燒時均放出大量熱，可用作燃料。已知A和B為短周期元素，其原子的第一至第四電離能如下表所示：

電離能（KJ/mol）	I1	I2	I3	I4
A	932	1821	15399	21771
B	738	1451	7733	10540

①某同學(xué)根據(jù)上述信息，推斷B的核外電子排布如下圖所示，該同學(xué)所畫的電子排布圖違背 ，B元素位于周期表五個區(qū)域中的 區(qū)。

②ACl2分子中A的雜化類型為 ，ACl2的空間構(gòu)型為 。

（2）Fe原子或離子外圍有較多能量相近的空軌道能與一些分子或離子形成配合物。

①以體心立方堆積形成的金屬鐵中，其原子的配位數(shù)為 。

②寫出一種與CN-互為等電子體的單質(zhì)的電子式 。

③六氰合亞鐵離子[Fe(CN)6]4-中不存在 。

A．共價鍵

B．非極性鍵

C．配位鍵

D．σ鍵

E．π鍵

（3）一種Al－Fe合金的立體晶胞如右圖所示。請據(jù)此回答下列問題：

①確定該合金的化學(xué)式 。

②若晶體的密度＝ρ g/cm3，則此合金中最近的兩個Fe原子之間的距離(用含ρ的代數(shù)式表示，不必化簡)為 cm。

Answer 1

【答案】（1）①能量最低原理；s ；②sp雜化 ；直線形

（2）①8；②；③B；

（3）①Fe2Al；②；

【解析】

試題（1）①根據(jù)能量最低原理，電子總是優(yōu)先占據(jù)能量低的軌道，而該同學(xué)所畫的電子排布圖中3s軌道未排滿就去排布3p軌道，所以違背了能量最低原理；根據(jù)B的電離能的數(shù)據(jù)可知，B元素是+2價金屬，所以屬于第二主族元素，位于元素周期表的s區(qū)，為Mg元素；

②根據(jù)表中數(shù)據(jù)可知A也是第二主族元素，因為A、B都是短周期元素，B是Mg，則A只能是Be元素，在BeCl2中，Be的價層電子對數(shù)是，所以Be原子是sp雜化；分子為直線型分子；

（2）①以體心立方堆積形成的金屬鐵中，其原子的配位數(shù)為8；

②CN—中含有2個原子、10個價電子，所以與其互為等電子體的單質(zhì)中含有2個原子、10個價電子，該分子式是N2，電子式為；

③六氰合亞鐵離子[Fe(CN)6]4—中，C與N原子之間是極性共價三鍵，所以存在σ鍵 和π鍵，CN與Fe原子之間是配位鍵，但不存在非極性鍵，所以答案選B；

（3）①根據(jù)均攤法，該晶胞中Fe原子的個數(shù)是8×1/8+6×1/2+12×1/4+1=8，Al原子全部位于體內(nèi)，共4個Al原子，所以該晶胞中Fe與Al的原子個數(shù)比是2:1，其化學(xué)式是Fe2Al；

②此合金中最近的兩個Fe原子之間的距離為晶胞棱長的一半，設(shè)晶胞的棱長為xcm，則4×139/NA/a3＝ρ ，所以a＝，則此合金中最近的兩個Fe原子之間的距離為a/2＝。

【考點地位】本題主要是考查晶體判斷、核外電子排布、共價鍵、配位鍵、晶胞結(jié)構(gòu)和計算等

【名師點晴】金屬元素占元素總數(shù)的4/5, Fe、Al、Cu是日常生活、生產(chǎn)中用途廣、用量大的常見金屬。只有認識、了解和掌握金屬元素的原子結(jié)構(gòu)、晶體結(jié)構(gòu)和性質(zhì)，才能更好的發(fā)揮金屬及合金材料的作用，發(fā)揮它的應(yīng)用范圍。通過晶胞中原子個數(shù)的計算和金屬晶體的密度計算來考查考生的計算能力和應(yīng)用知識解決問題的能力。考查了學(xué)生綜合運用所學(xué)化學(xué)知識解決相關(guān)化學(xué)問題的能力。本題的解題要點為：掌握物質(zhì)的性質(zhì)、元素的原子序數(shù)、原子核外電子排布、原子的雜化、晶體的類型、晶體結(jié)構(gòu)、晶體密度的計算方法。然后對各個問題進行逐一解答。難點也恰恰是晶胞的結(jié)構(gòu)分析、判斷與計算，注意均攤法和數(shù)學(xué)知識的遷移靈活應(yīng)用。