Question

【題目】尖晶石是世界上最迷人的寶石之一，主要是鎂鋁氧化物組成的礦物，還常含有鐵、鋅、錳、鉻、鈷等元素。回答下列問題：

（1）基態錳原子價層電子排布式為__________，Co3+的未成對電子數為_________。

（2）一種鋁試劑的結構如圖，該物質中碳的雜化類型為___________，氮與其成鍵的3個原子共同構成的空間構型為_______，氮與鋁形成的是_____鍵（填編號。）

a離子b配位c.σd.π

（3）基態原子第一電離能：鎂_____鋁（填“大于”“小于”或“等于”)原因是_______。

（4）一種由Mg、Cr、O元素組成的尖晶石晶胞分別由4個A與4個B交替無隙并置而成（見圖甲），晶胞結構如圖乙所示，該尖晶石的化學式為_____________；圖乙中，若E點鎂原子的分數坐標為(，，0)，則F點鎂原子的分數坐標為_______________。

Answer 1

【答案】3d54s2 4 sp2 平面三角形 bc 大于 鎂原子電子排布為全（充）滿的穩定結構；或鎂原子為 3s2 全充滿結構，難失電子；或鋁失去 1 個電子為 3s2的全充滿穩定結構，鎂原子失去 1 個電子為3s1不穩定結構；（任意一種答法） MgCr2O4（Cr2MgO4也可） （，,）

【解析】

⑴基態錳是25號元素，其基態原子電子排布式為[Ar]3d54s2， Co是27號元素，其基態原子電子排布式為[Ar]3d74s2，Co3+電子排布式為[Ar]3d6。

⑵該物質中碳價層電子對數為3對，氮與其成鍵的3個原子，其價層電子對數為3，分析結構氮未與鋁形成鍵時含有1對孤對電子，與鋁形成時則氮提供孤對電子。

⑶鎂原子為3s2，全充滿結構，難失電子，鋁原子3s23p1，易失去1個電子變為3s2的全充滿穩定結構。

⑷先計算每個A中Mg、O個數，再計算B中O、Mg、Cr個數，再得出整個晶胞中有Mg、O、Cr個數，再得化學式，F點鎂原子在左前上方的小的立方體中心。

⑴基態錳是25號元素，其基態原子電子排布式為[Ar]3d54s2，價層電子排布式為3d54s2，Co是27號元素，其基態原子電子排布式為[Ar]3d74s2，Co3+電子排布式為[Ar]3d6，未成對電子數為4；故答案為：3d54s2；4。

⑵如圖結構，該物質中碳價層電子對數為3對，其雜化類型為sp2，氮與其成鍵的3個原子，其價層電子對數為3，因此氮與其成鍵的3個原子共同構成的空間構型為平面三角形，分析結構氮未與鋁形成鍵時含有1對孤對電子，與鋁形成時則氮提供孤對電子，因此形成的是配位鍵和σ鍵；故答案為：sp2；平面三角形；bc。

⑶鎂原子為3s2，全充滿結構，難失電子，鋁原子3s23p1，易失去1個電子變為3s2的全充滿穩定結構，因此基態原子第一電離能：鎂大于鋁；故答案為：大于；鎂原子電子排布為全(充)滿的穩定結構；或鎂原子為3s2全充滿結構，難失電子；或鋁失去1個電子為3s2的全充滿穩定結構，鎂原子失去1個電子為3s1不穩定結構(任意一種答法)。

⑷A中Mg為1.5個，O為4個，B中O為4個，Mg為0.5個，Cr為4個，晶胞結構如圖乙所示，因此整個晶胞中有Mg為16個，O為32個，Cr為16個，因此該尖晶石的化學式為MgCr2O4；圖乙中，若E點鎂原子的分數坐標為(，，0)，則F點鎂原子在左前上方的小的立方體中心，其分數坐標為(，，)；故答案為：MgCr2O4；(，，)。