Question

5．硼及其化合物在工业上有许多用途．工业上以铁硼矿为原料制备硼酸，铁硼矿含有Mg、Fe、Ca、Al、B、O等多种元素，它的主要成分为Mg₂B₂O₅•H₂O和Fe₃O₄．
（1）铁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⁺更稳定．
（2）以硼酸为原料可制得NaBH₄，B原子的杂化方式为sp³杂化．
（3）工业上冶炼铝不用氯化铝，因为氯化铝易升华，其双聚物Al₂Cl₆结构如图所示．1mol该分子中含2N_A 个配位键，该分子否（填“是”或“否”）平面型分子．
（4）Al单质为面心立方晶体，其晶胞的边长a=0.405nm，列式表示Al单质的密度：2.7g•cm^-3．

Answer 1

分析 （1）Fe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，据此确定在周期表中位置；Fe³⁺离子3d为半满稳定状态，比较稳定；
（2）NaBH₄中B原子价层电子对数为4+$\frac{3+1-1×4}{2}$=4，杂化轨道数目为4；
（3）Al₂Cl₆结构中黑色球为Al原子、白色球为Cl原子，Al原子与Cl原子之间形成3个共价键、1个配位键，Al原子杂化轨道数目为4；
（4）根据均摊法计算晶胞中Al原子数目，进而计算晶胞质量，再根据ρ=$\frac{m}{V}$计算晶胞密度．

解答 解：（1）Fe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，在周期表中位于第Ⅷ族，Fe³⁺离子3d为半满稳定状态，能量较低，比较稳定；
故答案为：Ⅷ；Fe³⁺；
（2）NaBH₄中B原子价层电子对数为4+$\frac{3+1-1×4}{2}$=4，杂化轨道数目为4，其杂化方式为：sp³杂化，
故答案为：sp³杂化；
（3）Al₂Cl₆结构中黑色球为Al原子、白色球为Cl原子，Al原子与Cl原子之间形成3个共价键、1个配位键，Al原子杂化轨道数目为4，1mol该分子中含2N_A个配位键，该分子不是平面型分子，
故答案为：2N_A；否；
（4）Al单质为面心立方晶体，晶胞中Al原子数目为8×$\frac{1}{8}$+5×$\frac{1}{2}$=4，晶胞质量为4×$\frac{4×27}{6.02×1{0}^{23}}$g，其晶体参数a=0.405nm，则晶胞密度为ρ=$\frac{4×27}{{6.02×{{10}^{23}}×（0.405×{{10}^{-7}}{）^3}}}=2.7g/c{m^3}$，
故答案为：2.7．

点评 本题是对物质结构与性质的考查，涉及微粒稳定性的判别、杂化方式与空间构型判断、晶胞计算等，注意中学常见晶胞结构，题目难度中等．