Question

【題目】祖母綠被稱為綠寶石之王，是四大名貴寶石之一，其主要成分為Be3Al2Si6O18，因含有微量的Cr、Ni、Fe元素而呈現(xiàn)各種顏色�；卮鹣铝袉栴}：

(1)祖母綠寶石屬于晶體，鑒別晶體最可靠的科學方法是_____________。

(2)基態(tài)Cr原子的價層電子排布式為_________；基態(tài)Si原子電子占據(jù)最高能級的電子云輪廓圖為_________。

(3)六羰基鉻[Cr(CO)6]用于制高純度鉻粉，它的沸點為220℃。Cr(CO)6的晶體類型是_______，1 mol Cr(CO)6中含σ鍵的數(shù)目為_________；

(4)BeCl2分子的空間構(gòu)型是_________，寫出該分子的一種等電子體的分子式_________。它的二聚體Be2Cl4結(jié)構(gòu)如圖所示Cl－BeBe－Cl，，其中Be原子的雜化方式是_________。

(5)BeO的立方晶胞如圖所示，在該晶胞中與一個O2－距離最近且相等的O2－有________個。若該晶體的密度為d g·cm－3，設阿伏加德羅常數(shù)的值為NA，則晶胞邊長a＝________nm。(列出計算表達式)

(6)多數(shù)配離子顯示顏色與d軌道的分裂能有關(guān)。分裂能是指配離子的中心原子(離子)的一個電子從較低能量的d軌道躍遷到較高能量的d軌道所需的能量(用△表示)，它與中心離子的結(jié)構(gòu)、電荷、配體有關(guān)。試判斷分裂能△[Fe(H2O)6]3＋________ △[Fe(H2O)6]2＋(填“>”、“＝”或“<”)，理由是___________。

Answer 1

【答案】X-射線衍射法 3d54s1 啞鈴形或紡錘形 分子晶體 12NA 直線形 CO2 sp2 12 ×107 > Fe3＋的3d軌道達半充滿穩(wěn)定狀態(tài)，而Fe2＋的3d軌道未達半充滿穩(wěn)定狀態(tài)，且Fe3＋所帶的電荷數(shù)比Fe2＋所帶的電荷數(shù)多

【解析】

（1）鑒別晶體、非晶體最可靠的科學方法是X-射線衍射實驗；

（2）基態(tài)Cr原子的核電荷數(shù)是24，核外電子排布式為[Ar]3d54s1；基態(tài)Si原子核外電子排布式[Ne]3s23p2，電子占據(jù)最高能級是3p能級；

（3）六羰基鉻[Cr(CO)6]的沸點比較低，故該晶體為分子晶體；六羰基鉻[Cr(CO)6] 中心原子Cr與配體CO之間形成配位鍵，配位鍵也是σ鍵，配體CO中也含有σ鍵；

（4）利用價層電子對數(shù)判斷分子的雜化形式和分子的空間構(gòu)型；

（5）根據(jù)晶胞圖，8個O2-位于晶胞的頂點，6個O2-位于晶胞的面心；

（6）分裂能是指配離子的中心原子(離子)的一個電子從較低能量的d軌道躍遷到較高能量的d軌道所需的能量，然后從Fe3＋、Fe2＋的核外電子排布去分析。

（1）鑒別晶體、非晶體最可靠的科學方法是X-射線衍射法；

（2）基態(tài)Cr原子的核電荷數(shù)是24，核外電子排布式為[Ar]3d54s1，價層電子排布式為3d54s1；基態(tài)Si原子電子占據(jù)最高能級是3p能級，電子云輪廓圖為啞鈴形或紡錘形；

（3）六羰基鉻[Cr(CO)6]的沸點為220℃，沸點比較低，故該晶體為分子晶體；CO的結(jié)構(gòu)式為，碳氧三鍵中1個σ鍵和2個π鍵，中心原子Cr與配體CO之間形成配位鍵，配位鍵也是σ鍵，故1 mol Cr(CO)6中含σ鍵的數(shù)目為12NA；

（4）BeCl2分子的價層電子對數(shù)是2，中心原子Be采用sp雜化，故BeCl2分子的空間構(gòu)型是直線形；1個BeCl2分子中含有3個原子，并且價電子數(shù)為16，CO2分子是BeCl2分子的一種等電子體；二聚體Be2Cl4結(jié)構(gòu)中Be原子含有空軌道，Cl含有孤電子對，形成配位鍵，故二聚體Be2Cl4中Be原子的雜化方式是sp2雜化；

（5）根據(jù)晶胞圖，8個O2-位于晶胞的頂點，6個O2-位于晶胞的面心，故在該晶胞中與一個O2－距離最近且相等的O2－有12個；根據(jù)晶胞圖，8個O2-位于晶胞的頂點，6個O2-位于晶胞的面心，4個Be2-在體心，1個晶胞中含有Be2＋的個數(shù)為4，1個晶胞中含有O2-的個數(shù)為8×(1/8)+6×(1/2)=4，(a×10-7)3 ×d×NA=4×(9+16)，a=×107；

（6）Fe3＋的核外電子排布式為[Ar]3d5，3d軌道達半充滿穩(wěn)定狀態(tài)，而Fe2＋的核外電子排布式為[Ar]3d6，3d軌道未達半充滿穩(wěn)定狀態(tài)，且Fe3＋所帶的電荷數(shù)比Fe2＋所帶的電荷數(shù)多，故分裂能△[Fe(H2O)6]3＋>△[Fe(H2O)6]2＋