Question

【題目】鋁、鋅、鐵在人類生產(chǎn)和生活中有重要作用，也是人體必需的微量元素。回答下列問題：

（1）Fe2+電子排布式為___，Zn的基態(tài)原子能級(jí)最高的電子的電子云輪廓圖形狀為___。

（2）已知Al的第一電離能為578kJ·mol-1、Mg的第一電離能為740kJ·mol-1，請(qǐng)解釋Mg的第一電離能比Al大的原因___。

（3）Zn2+可形成[Zn(NH3)6]SO4絡(luò)合物，1mol[Zn(NH3)6]2+配離子中含σ鍵___mol，其陰離子中心原子的雜化方式是___，NH3的沸點(diǎn)高于PH3的原因是___。

（4）已知Zn2+等過渡元素離子形成的水合離子的顏色如下表所示：

離子	Sc3+	Cr3+	Fe2+	Zn2+
水合離子的顏色	無色	綠色	淺綠色	無色

請(qǐng)根據(jù)原子結(jié)構(gòu)推測(cè)Sc3+、Zn2+的水合離子為無色的原因：___。

（5）FeCl3中的化學(xué)鍵具有明顯的共價(jià)性，蒸汽狀態(tài)下以雙聚分子存在的FeCl3的結(jié)構(gòu)式為___，其中Fe的配位數(shù)為___。

（6）Fe和N可組成一種過渡金屬氮化物，其晶胞如圖所示。六棱柱底邊邊長(zhǎng)為xcm，高為ycm，NA為阿伏加德羅常數(shù)的值，則晶胞的密度為___g·cm-3（列出計(jì)算式即可）。

Answer 1

【答案】[Ar]3d6 球型 Mg 的電子排布式為[Ne]3s2 ，Al 的電子排布式為[Ne]3s2 3p1 ，鎂的 3s 處于全滿狀態(tài)，較穩(wěn)定不易失去一個(gè)電子，鋁的最外層為3p1 ，易失去一個(gè)電子形成穩(wěn)定結(jié)構(gòu) 24 sp3 氨分子之間形成分子間氫鍵 3d 軌道上沒有未成對(duì)電子（或 3d 軌道全空或全滿狀態(tài)） 4

【解析】

（1）鐵為26號(hào)元素，基態(tài)原子電子排布式為[Ar]3d6 4s2，所以Fe2+電子排布式為[Ar]3d6；Zn為30號(hào)元素，基態(tài)原子能級(jí)最高的電子為4s上的2個(gè)電子，所有電子云輪廓圖形狀為球形，故答案為：[Ar]3d6 球形；

（2）Mg的電子排布式為[Ne]3s2，Al的電子排布式為[Ne]3s2 3p1，鎂的3s處于全滿狀態(tài)，較穩(wěn)定，不易失去一個(gè)電子，鋁的最外層為 3p1，易失去一個(gè)電子形成穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，所以 Al 原子的第一電離能比Mg大，故答案為：Mg 的電子排布式為[Ne]3s2 ，Al 的電子排布式為[Ne]3s2 3p1，鎂的3s處于全滿狀態(tài)，較穩(wěn)定不易失去一個(gè)電子，鋁的最外層為3p1 ，易失去一個(gè)電子形成穩(wěn)定結(jié)構(gòu)；

（3）[Zn(NH3)6] 2+中每個(gè)N原子形成3個(gè)氮?dú)?/span>σ鍵，與Zn2＋形成1個(gè)配位鍵，配位鍵也屬于σ鍵，所以1mol該離子中σ鍵為24 mol；陰離子為，根據(jù)價(jià)層電子對(duì)互斥理論，其中心原子S的價(jià)電子對(duì)為對(duì)，所以中心S為sp 3雜化。NH3分子中 N原子的電負(fù)性強(qiáng)，原子半徑小，使得N—H鍵的極性增強(qiáng)而表現(xiàn)一定的電性，分子之間能夠形成氫鍵，而PH3分子中P半徑大，電負(fù)性小，則不能形成分子間氫鍵，只存在范德華力，氫鍵的作用力強(qiáng)于范德華力，所以沸點(diǎn)NH3大于PH3，故答案為：24 sp 3 氨分子之間形成分子間氫鍵；

（4）Sc3+的外圍電子排布式為[Ar]3d0 、Cr3+的外圍電子排布式為[Ar]3d3 、Fe2+電子排布式為 [Ar]3d6 、Zn2+的外圍電子排布式為[Ar]3d10，對(duì)比四種離子的外圍電子排布式可知，其水合離子的顏色與3d軌道上的單電子有關(guān)，故答案為：3d 軌道上沒有未成對(duì)電子（或 3d 軌道全空或全滿狀態(tài)）；

（5）Fe能夠提供空軌道，而Cl能夠提供孤電子對(duì)，故 FeCl3分子雙聚時(shí)可形成配位鍵。由常見AlCl3的雙聚分子的結(jié)構(gòu)可知FeCl3的雙聚分子的結(jié)構(gòu)式為 ，其中 Fe的配位數(shù)為4，故答案為： 4 ；

（6）由圖示，堆積方式為六方最緊密堆積。為了計(jì)算的方便，選取該六棱柱結(jié)構(gòu)進(jìn)行計(jì)算：六棱柱頂點(diǎn)的原子是6個(gè)六棱柱共用的，面心是兩個(gè)六棱柱共用，所以該六棱柱中的鐵原子為 個(gè)，N原子位于六棱柱內(nèi)部，所以該六棱柱中的氮原子為2個(gè)，該結(jié)構(gòu)的質(zhì)量為，該六棱柱的底面為正六邊形，邊長(zhǎng)為x cm，底面的面積為6個(gè)邊長(zhǎng)為x cm 的正三角形面積之和，根據(jù)正三角形面積的計(jì)算公式，該底面的面積為 cm2 ，高為 y cm，所以體積為cm3。所以密度為： ，故答案為：。