Question

【題目】[化學——選修3：物質結構與性質]

（1）納米技術制成的金屬燃料、非金屬固體燃料、氫氣等已應用到社會生活和高科技領域。單位質量的A和B單質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某同學根據上述信息，推斷B的核外電子排布如下圖所示，該同學所畫的電子排布圖違背 ，B元素位于周期表五個區域中的 區。

②ACl2分子中A的雜化類型為 ，ACl2的空間構型為 。

（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，其原子的配位數為 。

②寫出一種與CN-互為等電子體的單質的電子式 。

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。請據此回答下列問題：

①確定該合金的化學式 。

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根據能量最低原理，電子總是優先占據能量低的軌道，而該同學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B的電離能的數據可知，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，為Mg元素；

②根據表中數據可知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根據均攤法，該晶胞中Fe原子的個數是8×1/8+6×1/2+12×1/4+1=8，Al原子全部位于體內，共4個Al原子，所以該晶胞中Fe與Al的原子個數比是2:1，其化學式是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、晶胞結構和計算等

【名師點晴】金屬元素占元素總數的4/5, Fe、Al、Cu是日常生活、生產中用途廣、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構、晶體結構和性質，才能更好的發揮金屬及合金材料的作用，發揮它的應用范圍。通過晶胞中原子個數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用知識解決問題的能力。考查了學生綜合運用所學化學知識解決相關化學問題的能力。本題的解題要點為：掌握物質的性質、元素的原子序數、原子核外電子排布、原子的雜化、晶體的類型、晶體結構、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構分析、判斷與計算，注意均攤法和數學知識的遷移靈活應用。