Question

【题目】祖母绿是四大名贵宝石之一，主要成分为Be3Al2Si6O18，含有微量的Cr、Ni、Fe元素而呈现各种颜色。回答下列问题：

(1)基态Ni2+的电子排布式为____；宝石中Si的化合价是____；基态Al原子电子占据最高能级的电子云轮廓图形状为____。

(2)铍与相邻主族的铝元素性质相似。下列有关铍和铝的叙述正确的有____。(填字母)

A.都属于p区主族元素 B.电负性都比镁大

C.第一电离能都比镁大 D.氯化物的水溶液pH均小于7

(3)六羰基铬[Cr(CO)6]用于制高纯度铬粉，它的沸点为220℃。

①Cr(CO)6的晶体类型是____，1 mol Cr(CO)6含δ键的数目为____；

②加热Cr(CO)6可得到高纯度铬粉和CO，反应破坏的作用力类型为____。

a.离子键 b.配位键 c.金属键 d.分子间作用力

(4)多数配离子显示颜色与d轨道的分裂能有关。分裂能是指配离子的中心原子(离子)的一个电子从较低能量的d轨道跃迁到较高能量的d轨道所需的能量(用Δ表示)，它与中心离子的电子排布结构、电荷、配体有关。试判断分裂能Δ[Fe(H2O)6]3+____Δ[Fe(H2O)6]2+（填“>”“<”或“=”），理由是_________。

(5)①氧化镍晶胞如图甲所示，A的原子坐标参数为：(0，0，)，则底面面心B的原子坐标参数为____。

②按图乙所示无限拓宽延长，NiO可形成“单层分子”，氧离子和镍离子均看成球体，其半径分别为a pm、b pm，“单层分子”截割出的最小重复结构单元在空间呈长方体，则离子在长方体内的空间利用率为____(列出计算式即可)。

Answer 1

【答案】1s22s22p63s23p63d8 +4 哑铃形或纺锤形 BD 分子晶体 12NA b > Fe3+的3d轨道达半充满稳定状态，Fe2+的3d轨道未达半充满稳定状态 (，，0) ×100%

【解析】

(1)28号Ni元素的原子失去最外层2个电子形成Ni2+，根据构造原理可得出基态Ni2+的核外电子排布式；根据化合物中元素化合价代数和等于0，结合元素化合价与原子结构关系分析判断Si元素化合价；根据Al原子核外电子排布式基态Al原子电子占据最高能级，然后确定其电子云轮廓图形状；

(2)A.根据元素在周期表的位置及周期表的划分分析；

B.根据元素的非金属性越强，其电负性越大判断，元素的金属性越强，其电负性越小；

C.同一周期元素的第一电离能随原子序数的增大而增大，但第IIA、第VA大于相邻元素；

D.根据盐的组成，结合盐的水解规律分析；

(3)根据分子晶体的熔沸点比较低进行判断；结合络合物的构成微粒的结构分析含有的化学键类型及数目，利用化学反应过程就是旧化学键断裂，新化学键形成的过程判断物质反应破坏的化学键类型；

(4)根据Fe2+、Fe3+含有的价层电子排布，结合离子的能量、稳定性分析；

(5)①根据A点的坐标及与B点的相对位置确定B点的坐标；

②图乙结构单元中含有镍离子数目为10，根据电荷守恒可确定氧离子的数目，根据几何知识可知：最近的2个O2-核间距为(2a+2b)pm×=(a+b)pm；可得结构单元中长方体的各个棱长，利用空间利用率=计算。

(1)根据构造原理可知：28号Ni元素的原子核外电子排布式是1s22s22p63s23p63d84s2，Ni原子失去最外层4s能级的2个电子形成Ni2+，核外电子排布式是1s22s22p63s23p63d8；祖母绿主要成分为Be3Al2Si6O18，由于Be为+2价，Al为+3价，O为-2价，且化合物中所有元素化合价代数和等于0，假设Si元素化合价为+x，则3×(+2)+2×(+2)+6x=18×(-2)，解得x=+4价；Al是13号元素，原子核外电子排布式是1s22s22p63s23p1，可见Al原子核外电子占据最高能级为3p能级，3p电子云轮廓图形状为纺锤形或哑铃形；

(2)A. Be元素位于元素周期表第二周期第IIA，原子核外最外层电子排布为2s2，属于s区元素，A错误；

B. 同一主族的元素，原子序数越大，元素的金属性越强；同一周期的元素，原子序数越大，元素的金属性越弱，则Be、Al的金属性都比镁弱；元素的金属性越强，其电负性越小，则Be、Al的电负性都比Mg的大，B正确；

C. Be、Mg都是第IIA的元素，原子半径Be<Mg，则第一电离能Be>Mg；Mg、Al是同一周期的元素，由于Mg原子最外层电子处于轨道的全充满的稳定状态，所以第一电离能：Mg>Al，C错误；

D. BeCl2、AlCl3都是强酸弱碱盐，在水溶液中金属阳离子水解使溶液显酸性，所以氯化物的水溶液pH均小于7，D正确；

故合理选项是BD；

(3)①六羰基铬[Cr(CO)6]的沸点为220℃，比较低，是由于Cr(CO)6是由分子构成的，物质的分子之间通过微弱的分子间作用力结合，物质的晶体类型是分子晶体；Cr(CO)6是络合物，在每个配位体CO中含有1个δ键、2个π键，中心Ni原子与6个配位体CO形成6个配位键，配位键是δ键、所以1个Cr(CO)6含δ键数目为6+6=12，则1 mol Cr(CO)6含δ键的数目为12NA；

②加热Cr(CO)6可得到高纯度铬粉和CO，由于配位体CO与中心Cr原子之间通过配位键结合，所以该反应发生时破坏的作用力类型为配位键，合理选项是b；

(4)Fe是26号元素，Fe原子失去最外层2个电子形成Fe2+，Fe2+核外电子排布式是1s22s22p63s23p63d6，其3d轨道上有6个电子，Fe2+的3d轨道未达半充满稳定状态；Fe3+是Fe2+再失去1个3d电子变为3d轨道的半充满稳定状态，Fe2+核外电子排布式是1s22s22p63s23p63d5，所以分裂能Δ[Fe(H2O)6]3+>Δ[Fe(H2O)6]2+；

(5)①由于A点坐标为(0，0，)，A点处于晶胞的棱心，B点处于底面的面心，可知B点坐标为(，，0)；

②图乙中含有Ni2+数目是10，由电荷守恒可知结构单元中含有O2-数目为10，Ni、O原子总体积为V(原子)=10×π(+)，根据几何知识可知：最近的两个O2-的核间距为(2a+2b)pm×=(a+b)pm，结构单元长方体的长=5(a+b)pm，宽为2(a+b) pm，高为2a pm，因此原子空间利用率为×100%=×100%。