Question

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

(1)Fe3+價層電子的軌道表達式(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的分子的立體構型為____；Si2H4分子中含有的σ鍵和π鍵的數目之比為____。

有機物種類繁多的原因其中之一就是因為碳原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是同主族價電子數相同，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型相同，但金屬Ca的熔點、沸點等都比金屬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原子的配位數為______；設Ag原子半徑為rcm，阿伏加德羅常數的值用NA表示，則Ag晶體的密度為______g·cm-3(寫出表達式)。

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，P-P軌道幾乎不能重疊，難以形成穩定的π鍵，所以不易形成雙鍵或三鍵 Si＞Mg＞Al Ca的原子半徑較大，且價電子較少，金屬鍵較弱 12

【解析】

根據Fe核電荷數為26，核外26個電子，Fe3+則失去最外層4s上2個電子和3d軌道上一個電子，寫出價電子的軌道表達式；根據Si晶體的結構推出晶體類型，由VSEPR理論確定SiH4的空間構型，由C2H4結構類推Si2H4中σ鍵、π鍵，由Si、Ge原子半徑大，原子間形成σ鍵長，P-P軌道不能重疊，說明難形成雙鍵或叁鍵；根據第一電離能遞變規律，判斷電離能的大小；根據Ca的原子半徑比Fe大，形成金屬鍵弱來解釋；根據晶體的結構，進行晶胞的相關計算。

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

（2）晶體硅是Si原子間通過共價鍵形成的網狀立體結構，屬于原子晶體，SiH4的中心原子的價層電子對數=4+(41×4)=4，沒有孤電子對，故中心原子的雜化軌道類型為sp3雜化，其分子的立體構型為正四面體，鍵角109°28'，Si2H4分子與乙烯一致，Si原子成2個Si-H鍵、1個Si=Si鍵，單鍵是σ鍵，雙鍵中含有1個σ鍵、1個π鍵，故分子中含有5個σ鍵、1個π鍵，1molSi2H4分子中含有σ鍵與π鍵的數目之比為5：1，因為Si、Ge原子半徑大，原子間形成σ鍵長，P-P軌道幾乎不能重疊，難以形成穩定的π鍵，所以不易形成雙鍵或三鍵，答案為原子，正四面體，5：1，因為Si、Ge原子半徑大，原子間形成σ鍵長，P-P軌道幾乎不能重疊，難以形成穩定的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增大而呈增大趨勢，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，且價電子較少，金屬鍵較弱，則金屬Ca的熔點、沸點等都比金屬Fe低；答案為金屬Ca的原子半徑較大，且價電子較少，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Ag原子研究，其配原子位于晶胞面心，每個頂點為8個晶胞共用，每個面心為2個晶胞共用，故其配原子數目為=12，處于面對角線上的原子相鄰，Ag原子半徑為r cm，則晶胞棱長為2rcm，晶胞中Ag原子數目=8×+6×=4，晶胞質量=4×g，晶體密度=(4×g）÷(2rcm)3= gcm-3；答案為：12，。