Question

3．金屬及其化合物在科學研究和工業(yè)生產(chǎn)中具有許多用途．回答下列問題：
（1）基態(tài)鐵原子有4個未成對電子，F(xiàn)e³⁺的核外電子排布式為：[Ar]3d⁵或1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁵．
（2）具有相似晶胞結(jié)構(gòu)的ZnS和ZnO，ZnS熔點為1830℃，ZnO熔點為1975℃，后者較前者高是由于氧離子半徑比硫離子小，晶格能大．
（3）已知配合物CrCl₃•6H₂O中心原子Cr³⁺配位數(shù)為6，向含0.1mol CrCl₃•6H₂O的溶液中滴加2mol•L^-1 AgNO₃溶液，反應完全后共消耗AgNO₃溶液50mL．請寫出該配合物的內(nèi)界的化學式[Cr（H₂O）₄Cl₂]⁺．
（4）鋁的晶胞是面心立方結(jié)構(gòu)（如右圖），
①鋁原子核外運動狀態(tài)不同的電子數(shù)是13．
②若此晶胞的密度為dg/cm³，阿伏加德羅常數(shù)為N_A，請用d 和N_A來表示此晶胞中兩個鋁原子最近的距離$\frac{\sqrt{2}}{2}$$\root{3}{\frac{108}{{N}_{A}ρ}}$cm．

Answer 1

分析 （1）Fe原子核外有26個電子，核外電子排布為1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁶4s²，據(jù)此判斷未成對電子數(shù)，F(xiàn)e原子失去最外層2個電子和3d軌道上的1個電子形成Fe³⁺；
（2）具有相似晶胞結(jié)構(gòu)的ZnS和ZnO，ZnS熔點為1830℃，ZnO熔點為1975℃，熔點大小與離子晶體的晶格能成正比，晶格能與離子半徑成反比；
（3）能和硝酸銀反應生成白色沉淀的是配合物中外界氯離子，根據(jù)硝酸銀的物質(zhì)的量計算配合物化學式中氯離子個數(shù)，再根據(jù)配位數(shù)確定內(nèi)界化學式；
（4）①鋁元素是13號元素，據(jù)此判斷原子核外運動狀態(tài)不同的電子數(shù)；
②利用均攤法計算出每個晶胞中所含鋁原子數(shù)，根據(jù)密度可計算出晶胞的體積，進而確定晶胞的邊長，由晶胞的結(jié)構(gòu)圖可知，兩個鋁原子最近的距為晶胞的面對角線的一半，據(jù)此計算．

解答 解：（1）Fe原子核外有26個電子，核外電子排布為1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁶4s²，所以未成對的電子數(shù)目為4個，F(xiàn)e原子失去4s能級2個電子、3d能級1個電子形成Fe³⁺，F(xiàn)e³⁺電子排布式為：[Ar]3d⁵或1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁵，
故答案為：4；[Ar]3d⁵或1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁵；
（2）離子晶體的熔點與晶格能成正比，晶格能與離子半徑成反比，氧化鋅和硫化鋅中，氧離子半徑小于硫離子，所以氧化鋅的晶格能大于硫化鋅，則氧化性的熔點高于硫化鋅，
故答案為：氧離子半徑比硫離子小，晶格能大；
（3）能和硝酸銀反應生成白色沉淀的是配合物中外界氯離子，n（AgNO₃）=2mol•L^-1×0.05L=0.1mol，0.1molCrCl₃•6H₂O和0.1mol硝酸銀反應生成氯化銀沉淀，所以該配合物外界氯離子個數(shù)是1，則有2個氯原子是配位原子，該配合物的配位數(shù)是6，所以有4個水分子是配體，則該配離子的化學式為[Cr（H₂O）₄Cl₂]⁺，
故答案為：[Cr（H₂O）₄Cl₂]⁺；
（4）①鋁元素是13號元素，所以原子核外運動狀態(tài)不同的電子數(shù)是13，故答案為：13；
②利用均攤法可知，每個晶胞中所含鋁原子數(shù)為8×$\frac{1}{8}$+6×$\frac{1}{2}$=4，晶胞的體積為$\frac{\frac{4×27}{{N}_{A}}}{ρ}$cm³=$\frac{108}{{N}_{A}ρ}$cm³，所以晶胞的邊長為$\root{3}{\frac{108}{{N}_{A}ρ}}$cm，由晶胞的結(jié)構(gòu)圖可知，兩個鋁原子最近的距為晶胞的面對角線的一半，所以晶胞中兩個鋁原子最近的距離為$\frac{\sqrt{2}}{2}$×$\root{3}{\frac{108}{{N}_{A}ρ}}$cm=$\frac{\sqrt{2}}{2}$$\root{3}{\frac{108}{{N}_{A}ρ}}$cm，
故答案為：$\frac{\sqrt{2}}{2}$$\root{3}{\frac{108}{{N}_{A}ρ}}$cm．

點評 本題考查物質(zhì)結(jié)構(gòu)和性質(zhì)，這些知識點都是學習重點、高考熱點，難點是確定配離子化學式，難度中等，其中涉及到晶體計算，應注意晶體中所含微粒數(shù)目．