Question

（1）2005年冬，广东省环保部门监测发现，广东北江韶关段出现了重金属镉超标现象，北江发生严重的水体污染事件，专家确定用1200吨的聚合铁（简称PFS，化学式为：[Fe2(OH)n(SO4)3-

n

2

]m，n＜5，m＜10）分批加入，利用PFS在水体中形成絮状物，以吸附镉离子．
①镉原子的外围电子排布为4d¹⁰5s²，¹⁰⁸Cd核素的中子数与质子数之差为

 

．
②PFS中铁显

 

价，铁原子的电子排布式是

 

．
（2）氧化镁的晶胞结构（如图所示）：
①晶体中的每个Mg²⁺的周围与它最接近的且距离相等的Mg²⁺共有

 

个，每个O^2-周围距离最近且相等的Mg²⁺形成了一个

 

的空间结构．
②一个MgO晶胞中Mg²⁺和O^2-的个数都是

 

．
③设MgO的摩尔质量为Mg/mol，MgO晶体的密度为ρg/cm³，阿伏加德罗常数为N_A，则MgO晶胞边长为

 

（3）NCl₃是一种淡黄色的油状液体，NCl₃分子中氮原子的杂化轨道类型是

 

杂化，分子的空间结构是

 

．

Answer 1

考点：晶胞的计算,原子核外电子排布,判断简单分子或离子的构型,原子轨道杂化方式及杂化类型判断

专题：化学键与晶体结构

分析：（1）①镉原子的外围电子排布为4d¹⁰5s²，根据能量最低原理可知，内层各能级都填充满，故核外电子数为2+8+18+18+2=48，则其质子数为48，而中子数=质量数-质子数，据此计算解答；
②根据化合价代数和为0计算Fe的化合价，Fe元素是26号元素，原子核外电子数为26，根据能量最低原理书写其电子排布式；
（2）①MgO中Mg²⁺、O^2-为1：1，以晶胞中白色球为O^2-、黑色球为Mg²⁺进行分析，以顶点Mg²⁺离子研究，与之最近的Mg²⁺离子处于面心上，而每个Mg²⁺离子为12面共用；
以晶胞体心的O^2-研究，与之距离最近且相等的Mg²⁺位于面心上，6个Mg²⁺离子形成正八面体；
②根据均摊法计算晶胞中Mg²⁺、O^2-离子数目；
③结合晶胞中含有“MgO”数目计算晶胞的质量，进而计算晶胞体积，晶胞棱长=

3	V晶胞

；
（3）计算NCl₃分子中N原子价层电子对数、孤对电子数，进而确定杂化方式、空间结构．

解答： 解：（1）①镉原子的外围电子排布为4d¹⁰5s²，根据能量最低原理可知，内层各能级都填充满，故核外电子数为2+8+18+18+2=48，则其质子数为48，¹⁰⁸Cd核素的中子数=108-48=60，故其中子数与质子数之差=60-48=12，
故答案为：12；
②令Fe元素化合价为a，根据化合价代数和为0，则2a+n×（-1）+（-2）×（3-

n

2

）=0，解得a=3，则PFS中Fe的化合价为+3，Fe元素是26号元素，原子核外电子数为26，根据能量最低原理，其电子排布式为：1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁶4s²，
故答案为：+3；1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁶4s²；
（2）①MgO中Mg²⁺、O^2-为1：1，以晶胞中白色球为O^2-、黑色球为Mg²⁺进行分析，以顶点Mg²⁺离子研究，与之最近的Mg²⁺离子处于面心上，而每个Mg²⁺离子为12面共用，故晶体中的每个Mg²⁺的周围与它最接近的且距离相等的Mg²⁺共有12个；
以晶胞体心的O^2-研究，与之距离最近且相等的Mg²⁺位于面心上，6个Mg²⁺离子形成正八面体，
故答案为：12；正八面体；
②MgO中Mg²⁺、O^2-为1：1，故晶胞中Mg²⁺离子数目=O^2-离子数目=1+12×

1

4

=4，
故答案为：4；
③晶胞中含有4个“MgO”，故晶胞的质量=4×

M

NA

g，故晶胞体积=

4× M NA g

ρg/cm3

=

4M

ρNA

cm³，晶胞棱长=

3	V晶胞

=

3	4M ρNA

cm，
故答案为：

3	4M ρNA

cm；
（3）NCl₃分子中N原子价层电子对数=3+

5-1×3

2

=4、N原子有1对孤对电子，故N原子采取sp³杂化，空间构型为三角锥形，
故答案为：sp³；三角锥形．

点评：本题考查晶胞结构与计算、核外电子排布、杂化理论、分子结构等，（2）中晶胞结构问题，对学生的空间想象有一定的要求，可以利用补全晶胞理解，难度中等．