Question

【題目】物質結構決定性質，新材料的不斷涌現有力地促進了社會進步，因此了解物質結構具有重要意義。試回答下列問題：

（1）基態鐵原子中未成對電子數為_________，在水溶液中常以Fe2+、Fe3+的形式存在，其中________更穩定。

（2）OF2中氧元素的化合價為____，中心原子的雜化方式為___，OF2的分子極性比H2O的__________（選填“大”或“小”）。

（3）一種新型鋁離子電池中的電解質溶液由某種有機陽離子與AlCl4﹣、Al2Cl7﹣構成，AlCl4﹣的立體構型為_________，Al2Cl7﹣中的原子都是8電子結構，則Al2Cl7﹣的結構式為（配位鍵用“→”表示）__________。

（4）FeO晶體與NaCl晶體結構相似，要比較FeO與NaCl的晶格能大小，還需要知道的數據是___________；

（5）氮化鋁、氮化硼、氮化鎵晶體的結構與金剛石相似，它們晶體的熔點由高到低的順序是___________。

（6）NH3分子中∠HNH鍵角為106.7，而配離子[Zn(NH3)6]2+中∠HNH鍵角為109.5， 配離子[Zn(NH3)6]2+中∠HNH鍵角變大的原因是_____。

（7）下圖是Fe3O4晶體的晶胞。

①晶胞中亞鐵離子處于氧離子圍成的______(選填“正方形”、“正四面體”或“正八面體”)空隙。

②晶胞中氧離子的堆積方式的名稱為________。

③若晶胞的體對角線長為 a nm，則 Fe3O4 晶體的密度為________g/cm3(阿伏加德羅常數用 NA 表示)。

Answer 1

【答案】 4 Fe3+ +2 sp3 小 正四面體 離子半徑大小 氮化硼＞氮化鋁＞氮化鎵 NH3分子中N原子的孤電子對進入Zn2+的空軌道形成配離子后，原孤電子對與N-H鍵的成鍵電子對間的排斥作用變為成鍵電子對之間的排斥，排斥作用減弱 正四面體 面心立方最密堆積

【解析】試題分析：（1）根據電子排布式或軌道表示式進行判斷。（2）根據元素的非金屬性和電負性以及價層電子對互斥理論進行判斷。（3）根據價層電子對互斥理論進行判斷。（4）影響晶格能的因素有配位數、離子半徑和離子電荷。（5）原子半徑越小，原子晶體中共價鍵的鍵長越短，則共價鍵越強，晶體的熔點越高。（6）根據價層電子對互斥理論進行解釋。（7）根據配位數判斷堆積方式，根據晶胞的質量和體積求晶體的密度。

（1）基態鐵原子的電子排布式為[Ar]3d64s2，根據洪特規則和泡利不相容原理，3d軌道的6個電子要占據其全部5個軌道，故其中未成對電子數為4。鐵在水溶液中常以Fe2+、Fe3+的形式存在，其中基態Fe3+電子排布式為[Ar]3d5，其3d軌道為較穩定的半充滿狀態，故其更穩定。

（2）F是非金屬性最強的元素，其最外層有7個電子，故OF2中氧元素的化合價為+2，中心原子O的價層電子對數是4，故其雜化方式為sp3。OF2和H2O的分子空間構型相似，O與F之間的電負性的差值小于H和O的電負性差值，故OF2的分子極性比H2O的小。

（3）AlCl4﹣的中心原子的價層電子對數為４，故其立體構型為正四面體，Al2Cl7﹣中的原子都是8電子結構，則可知Al2Cl7﹣的Al原子各形成了一個配位鍵，其結構式為。

（4）FeO晶體與NaCl晶體結構相似，影響晶格能大小的因素有配位數、離子半徑和離子電荷，故要比較FeO與NaCl的晶格能大小，還需要知道的數據是離子半徑大小；

（5）氮化鋁、氮化硼、氮化鎵晶體的結構與金剛石相似，都是原子晶體，它們晶體的熔點由其共價鍵的鍵長決定，鍵長越短則共價鍵越強，其熔點越高，因為B、Al、Ga的原子半徑依次增大，故熔點由高到低的順序是氮化硼＞氮化鋁＞氮化鎵。

（6）NH3分子中∠HNH鍵角為106.7，而配離子[Zn(NH3)6]2+中∠HNH鍵角為109.5， 由價層電子對互斥理論可知，配離子[Zn(NH3)6]2+中∠HNH鍵角變大的原因是：NH3分子中N原子的孤電子對進入Zn2+的空軌道形成配離子后，原孤電子對與N-H鍵的成鍵電子對間的排斥作用變為成鍵電子對之間的排斥，排斥作用減弱。

（7）①由Fe3O4晶體的晶胞結構示意圖可知，晶胞中亞鐵離子處于氧離子圍成的正四面體空隙。

②晶胞中與每氧離子最近且等距的氧離子有12個，故其堆積方式為面心立方最密堆積。

③根據均攤法，由Fe3O4晶體的晶胞結構示意圖可以求出該晶胞中氧離子、鐵離子和亞鐵離子分別有4、2、1個，故每個晶胞中只有一個Fe3O4。晶胞的體對角線長為 a nm，則晶胞的邊長為，故NA個晶胞的質量和體積分別是232g和，則 Fe3O4 晶體的密度為g/cm3。