Question

5．硼及其化合物在工業(yè)上有許多用途．工業(yè)上以鐵硼礦為原料制備硼酸，鐵硼礦含有Mg、Fe、Ca、Al、B、O等多種元素，它的主要成分為Mg₂B₂O₅•H₂O和Fe₃O₄．
（1）鐵元素位于元素周期表中的第Ⅷ族，在水溶液中常以Fe²⁺、Fe³⁺的形式存在，其中Fe³⁺更穩(wěn)定．
（2）以硼酸為原料可制得NaBH₄，B原子的雜化方式為sp³雜化．
（3）工業(yè)上冶煉鋁不用氯化鋁，因為氯化鋁易升華，其雙聚物Al₂Cl₆結(jié)構(gòu)如圖所示．1mol該分子中含2N_A 個配位鍵，該分子否（填“是”或“否”）平面型分子．
（4）Al單質(zhì)為面心立方晶體，其晶胞的邊長a=0.405nm，列式表示Al單質(zhì)的密度：2.7g•cm^-3．

Answer 1

分析 （1）Fe元素原子核外電子數(shù)為26，根據(jù)能量最低原理書寫其電子排布式，據(jù)此確定在周期表中位置；Fe³⁺離子3d為半滿穩(wěn)定狀態(tài)，比較穩(wěn)定；
（2）NaBH₄中B原子價層電子對數(shù)為4+$\frac{3+1-1×4}{2}$=4，雜化軌道數(shù)目為4；
（3）Al₂Cl₆結(jié)構(gòu)中黑色球為Al原子、白色球為Cl原子，Al原子與Cl原子之間形成3個共價鍵、1個配位鍵，Al原子雜化軌道數(shù)目為4；
（4）根據(jù)均攤法計算晶胞中Al原子數(shù)目，進而計算晶胞質(zhì)量，再根據(jù)ρ=$\frac{m}{V}$計算晶胞密度．

解答 解：（1）Fe元素原子核外電子數(shù)為26，根據(jù)能量最低原理，其電子排布式為1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁶4s²，在周期表中位于第Ⅷ族，F(xiàn)e³⁺離子3d為半滿穩(wěn)定狀態(tài)，能量較低，比較穩(wěn)定；
故答案為：Ⅷ；Fe³⁺；
（2）NaBH₄中B原子價層電子對數(shù)為4+$\frac{3+1-1×4}{2}$=4，雜化軌道數(shù)目為4，其雜化方式為：sp³雜化，
故答案為：sp³雜化；
（3）Al₂Cl₆結(jié)構(gòu)中黑色球為Al原子、白色球為Cl原子，Al原子與Cl原子之間形成3個共價鍵、1個配位鍵，Al原子雜化軌道數(shù)目為4，1mol該分子中含2N_A個配位鍵，該分子不是平面型分子，
故答案為：2N_A；否；
（4）Al單質(zhì)為面心立方晶體，晶胞中Al原子數(shù)目為8×$\frac{1}{8}$+5×$\frac{1}{2}$=4，晶胞質(zhì)量為4×$\frac{4×27}{6.02×1{0}^{23}}$g，其晶體參數(shù)a=0.405nm，則晶胞密度為ρ=$\frac{4×27}{{6.02×{{10}^{23}}×（0.405×{{10}^{-7}}{）^3}}}=2.7g/c{m^3}$，
故答案為：2.7．

點評 本題是對物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)的考查，涉及微粒穩(wěn)定性的判別、雜化方式與空間構(gòu)型判斷、晶胞計算等，注意中學常見晶胞結(jié)構(gòu)，題目難度中等．