Question

【題目】祖母綠被稱為綠寶石之王，是國際珠寶世界公認的四大名貴寶石之一，其化學式為Be3Al2Si6O18。回答下列問題：

(1)基態Be原子的電子排布圖為____________，基態Al原子核外電子占據________個軌道，其中能量最高能級的原子軌道的形狀為__________。

(2)Al、Si、O的第一電離能由大到小的排序為____________________。

(3)SO3分子中硫原子的雜化類型是_____，SO3分子的空間構型是________。

(4)工業上，電解制取金屬鋁，不能用熔融的AlCl3，AlCl3的晶體類型是__________，將Be3Al2Si6O18寫為氧化物的式子是_____________________。

(5)LiAlH4在有機合成中可將羧基還原成羥基。甲酸和乙醇的熔、沸點如圖所示：

1mol甲酸分子中σ鍵與π鍵的比值為________________，甲酸和乙醇的熔點相差較大的主要原因是____________________________________________。

(6)碳化硅的晶體類型類似金剛石，晶胞結構如圖所示。已知：碳化硅的晶體密度為ag/cm3，NA代表阿伏伽德羅常數的數值。該晶胞邊長為_____________pm。

Answer 1

【答案】 7 啞鈴（或紡錘）形 O＞Si＞Al sp2 平面正三角形 分子晶體 Al2O33BeO6SiO2（或3BeOAl2O36SiO2） 4:1 甲酸分子間氫鍵比乙醇分子間氫鍵強

【解析】

(1) Be為4號元素，Al為13號元素，結合電子排布式分析解答；

(2) 同一周期，從左到右，元素的第一電離能呈增大趨勢，但第IIA族、第VA族元素的第一電離能大于相鄰元素。同族元素，從上至下第一電離能逐漸減小，據此排序；

(3)根據價層電子對個數=σ鍵個數+孤電子對個數=σ鍵個數+(a-xb)計算判斷SO3分子中硫原子的雜化類型和空間構型；

(4) AlCl3為共價化合物，熔點較低；結合硅酸鹽改為氧化物的方法改寫；

(5)根據共價單鍵為σ鍵，共價雙鍵中一個是σ鍵、一個是π鍵計算甲酸分子中σ鍵與π鍵數目之比；分子間形成氫鍵會導致物質熔沸點升高，甲酸中羧基上的兩個O原子均可形成氫鍵，比乙醇分子間氫鍵強；

(6)根據均攤法計算碳化硅晶胞中Si原子和C原子個數，求出晶胞的質量，在根據晶體密度計算晶胞邊長。

(1) Be為4號元素，基態Be原子的電子排布圖為，Al為13號元素，基態Al原子核外電子排布式為1s22s22p63s23p1，占據7個軌道，其中能量最高能級的原子軌道為3p，形狀為啞鈴(或紡錘)形，故答案為：；7；啞鈴(或紡錘)形；

(2) 同一周期，從左到右，元素的第一電離能呈增大趨勢，但第IIA族、第VA族元素的第一電離能大于相鄰元素。同族元素，從上至下第一電離能逐漸減小，Al、Si、O的第一電離能由大到小的排序為O＞Si＞Al，故答案為：O＞Si＞Al；

(3)SO3分子中硫原子的價層電子對數=3+=3，雜化類型為sp2雜化，SO3分子的空間構型是平面正三角形，故答案為：sp2；平面正三角形；

(4)工業上，電解制取金屬鋁，不能用熔融的AlCl3，是因為AlCl3為共價化合物，熔融狀態不能導電，AlCl3的熔點較低，屬于分子晶體；將Be3Al2Si6O18寫為氧化物的式子為Al2O33BeO6SiO2(或3BeOAl2O36SiO2)，故答案為：分子晶體；Al2O33BeO6SiO2(或3BeOAl2O36SiO2)；

(5)甲酸的結構簡式為HCOOH，分子中共價單鍵為σ鍵，共價雙鍵中一個是σ鍵、一個是π鍵，所以甲酸分子中σ鍵與π鍵數目之比=4∶1；分子間形成氫鍵會導致物質熔沸點升高，甲酸中羧基上的兩個O原子均可形成氫鍵，比乙醇分子間氫鍵強，所以甲酸熔沸點高于乙醇，故答案為：4∶1；甲酸分子間氫鍵比乙醇分子間氫鍵強；

(6)碳化硅晶胞中Si原子個數=8×+6×=4，C原子個數為4，晶胞的質量為g，晶體密度為ag/cm3，則晶胞邊長==cm= pm，故答案為：。