Question

14．鋁及其化合物在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)及日常生活中有重要用途，請完成下列問題．
（1）鋁原子核外自旋方向相同的電子最多有7個，與鋁同族的第四周期元素原子的價電子排布式為4s²4p¹．
（2）LiAlH₄是一種特殊的還原劑，可將羧基直接還原成醇．

CH₃COOH分子中σ鍵與π鍵個數(shù)之比7：1．
（3）工業(yè)上可用Al₂O₃、N₂、C在高溫下制備一種高溫結(jié)構(gòu)陶瓷，其晶胞如圖1（與金剛石相似）．
①晶胞中N原子配位數(shù)為4，該晶胞中含有4個Al原子．
②該化合物的晶體類型為原子晶體．
（4）AlCl₃在183℃開始升華，溶于水、乙醚等，其二聚物的結(jié)構(gòu)如圖2所示，其中Al原子的雜化方式為sp³，在圖中用“→”標(biāo)出分子中的配位鍵．

Answer 1

分析 （1）Al原子核外電子排布式為：1s²2s²2p⁶3s²3p¹，原子核外有7個軌道，不同軌道上的電子自旋方向可能相同；
（2）單鍵為σ鍵，雙鍵含有1個σ鍵、1個π鍵；
（3）①該晶胞中N原子位于每個小立方體中心，所以N原子配位數(shù)是4；利用均攤法計(jì)算Al原子個數(shù)；
②該晶體為四面體結(jié)構(gòu)單元的高溫結(jié)構(gòu)陶瓷；
（4）氯化鋁屬于分子晶體，Al原子與Cl之間形成3個共價鍵、1個配位鍵，雜化軌道數(shù)目為4．

解答 解：（1）Al原子核外電子排布式為：1s²2s²2p⁶3s²3p¹，原子核外有7個軌道，不同軌道上的電子自旋方向可能相同，所以鋁原子核外自旋方向相同的電子最多有7個；與鋁同族的第四周期元素原子的價電子為4s、4p電子，其價電子排布式為4s²4p¹ ，故答案為：7；4s²4p¹ ；
（2）單鍵為σ鍵，雙鍵含有1個σ鍵、1個π鍵，故CH₃COOH分子中含有7個σ鍵、1個π鍵，二者數(shù)目之比為7：1，故答案為：7：1；
（3）①該晶胞中N原子位于每個小立方體中心，所以N原子配位數(shù)是4；利用均攤法計(jì)算Al原子個數(shù)=8×$\frac{1}{8}$+6×$\frac{1}{2}$=4，故答案為：4；4；
②該物質(zhì)為高溫結(jié)構(gòu)陶瓷，該晶胞的構(gòu)成微粒是原子，所以屬于原子晶體，故答案為：原子晶體；
（4）根據(jù)圖知，該物質(zhì)中每個Al原子含有4個共價鍵，每個Al原子含有3個價電子電子，Al原子提供空軌道與Cl原子提供的孤對電子形成配位鍵，雜化軌道數(shù)目為4，Al原子雜化方式為sp³，所以其配位鍵為，
故答案為：sp³；．

點(diǎn)評 本題是對物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)的考查，涉及核外電子排布、雜化方式判斷、晶胞計(jì)算、化學(xué)鍵、價層電子對互斥理論等，是對物質(zhì)結(jié)構(gòu)的綜合考查．