Question

【題目】鋁及其化合物廣泛應用于金屬冶煉、有機合成等領域。

(1)鋁熱反應可以冶煉金屬鉻，Cr3＋基態核外電子排布式為____________________。

(2)AlCl3可作反應的催化劑。

①1 mol對甲基苯乙酮分子中含有的σ鍵數目為__________。

②CH3COOH與H2O可以任意比例互溶，除因為它們都是極性分子外，還因為_______________。

(3)用價層電子對互斥理論解釋SO的鍵角大于SO的原因是_______________。

(4)某遮光劑的晶胞如圖所示，由晶胞可知n＝________。

(5)Na3[Co(NO2)6]常用作檢驗K＋的試劑， 配位體的中心原子的雜化形式為______， 空間構型為_____。

大π鍵可用符號表示，其中m代表參與形成大π鍵的原子數，n為各原子的單電子數(形成σ鍵的電子除外)和得電子數的總和 (如苯分子中的大π鍵可表示為，則中大π鍵應表示為__________。

(6)鐵和氨氣在640℃可發生置換反應，產物之一的晶胞結構如圖所示，若該晶體的密度是ρg·cm－3，則兩個最近的Fe原子間的距離為______cm。(阿伏加德羅常數用NA表示)

Answer 1

【答案】1s22s22p63s23p63d3或[Ar]3d3 20NA CH3COOH分子與H2O分子間形成氫鍵 兩種離子的中心硫原子均為sp3雜化， 中沒有孤對電子，有一個孤對電子，孤對電子對成鍵電子對有排斥作用，因此鍵角更小 6 sp2 V形

【解析】

根據原子的電子排布式分析其離子的價電子排布式。根據分子中原子的成鍵特點分析其σ鍵數目。根據分子結構分析其形成氫鍵的可能性。根據價層電子對互斥理論比較不同分子中鍵角的大小關系。根據均攤法和電離守恒分析晶胞的組成及化學式，并進行相關的計算。

(1)Cr為24元素，根據能量最低原理和洪特規則可知，其基態核外電子排布式為1s22s22p63s23p63d54s1，因此， Cr3＋基態核外電子排布式為1s22s22p63s23p63d3。

(2)①對甲基苯乙酮分子中有9個C—C鍵、1個C=O鍵、10個C—H鍵，其分子中共有20個σ鍵，因此，1 mol對甲基苯乙酮分子中含有的σ鍵數目為20NA。

②若溶質與水分子間可以形成氫鍵，則溶質在水中的溶解度通常都會很大。由于CH3COOH與H2O的分子中均有羥基，兩者具備形成分子間氫鍵的基本條件，因此，CH3COOH與H2O可以任意比例互溶，除因為它們都是極性分子外，還因為CH3COOH分子與H2O分子間形成氫鍵。

(3)根據價層電子對互斥理論可知，當中心原子的雜化方式相同時，孤電子對越多，共價鍵的鍵角就越小。SO和SO的中心原子的價層電子對數均為4，中心原子的雜化方式均為sp3雜化，前者沒有孤電子對，后者有一個孤電子對，因此， SO的鍵角大于SO的原因是：兩種離子的中心硫原子均為sp3雜化， 中沒有孤對電子，有一對孤對電子，孤對電子對成鍵電子對有排斥作用，因此鍵角更小。

(4)由該遮光劑的晶胞結構示意圖可知，晶胞的棱邊上有4個Na+，還有10個Na+位于面上，位于晶胞的頂點和體心，根據均攤法可以計算出該晶胞中共有6個Na+和2個，根據電荷守恒可知，2(n-3)=6，所以n＝6。

(5)Na3[Co(NO2)6]的 配位體的中心原子為N原子，其價層電子對數為(5+1)÷2=3，故其雜化形式為sp2，由于其只形成了2個σ鍵， 有一個孤電子對，根據價層電子對互拆理論可知，其空間構型為V形。中的N原子除去形成σ鍵的2個電子和1個孤電子對外，還剩余一個p軌道的電子；每個氧原子的p軌道有兩個不成對電子，在與N原子形成一個σ鍵后，還剩余一個未成對的電子；另外帶一個單位的負電荷，說明還得到一個電子。綜上所述，共有3個原子和4個電子參與形成了大π鍵，故其中的大π鍵應表示為。

(6)根據晶胞結構示意圖可知，該晶胞中有的Fe原子分布在頂點和面心，N原子在體心，根據均攤法可知，該晶胞共占有4個Fe原子和1個N原子，故其化學式為Fe4N，1mol該晶胞的質量為(564+14)g，設晶胞的邊長為a，則1mol該晶胞的體積為NAa3。若該晶體的密度是ρg·cm－3，則ρg·cm－3，解之得a=。在該晶胞中，位于頂點和面心的兩個Fe原子之間的距離最近，因此兩個最近的Fe原子間的距離為面對角線的一半，即 cm。