Question

【題目】中國海軍航母建設正在有計劃、有步驟向前推進，第一艘國產航母目前正在進行海試。建造航母需要大量的新型材料。航母的龍骨要耐沖擊，航母的甲板要耐高溫，航母的外殼要耐腐蝕。

（1）鎳鉻鋼抗腐蝕性能強，Ni2+基態原子的核外電子排布為___________，鉻元素在周期表中___________區。

（2）航母甲板涂有一層耐高溫的材料聚硅氧烷結構如圖所示，其中C原子雜化方式為___________雜化。

（3）海洋是元素的搖籃，海水中含有大量鹵族元素。

①根據下表數據判斷：最有可能生成較穩定的單核陽離子的鹵素原子是___________填元素符號

②根據價層電子對互斥理論，預測ClO3－的空間構型為___________形，寫出一個ClO3－的等電子體的化學符號___________。

（4）海底金屬軟泥是在洋海底覆蓋著的一層紅棕色沉積物，蘊藏著大量的資源，含有硅、鐵、錳、鋅等。如右圖是從鐵氧體離子晶體Fe3O4中取出的能體現其晶體結構的一個立方體，則晶體中的離子是否構成了面心立方最密堆積？___________(填“是”或“否”)；該立方體是不是Fe3O4的晶胞？___________(填“是”或“否”)；立方體中鐵離子處于氧離子圍成的___________(填空間結構)空隙；根據上圖計算Fe3O4晶體的密度為___________g·cm－3。(圖中a=0.42nm，計算結果保留兩位有效數字)

Answer 1

【答案】1s22s22p63s23p63d8 d sp3 Ⅰ 三角錐 SO32- 是 是 正八面體 5.2

【解析】

（1）Ni2+基態原子的核外電子排布為1s22s22p63s23p63d8，鉻元素在周期表中d區。

（2）聚硅氧烷中C形成4個單鍵；

（3）①根據第一電離能分析，第一電離能越小，越容易生成較穩定的單核陽離子；

②根據VSEPR理論判斷ClO3－的空間構型，價電子對數為VP=BP+LP，等電子體是指原子總數相同，價電子總數也相同的微粒；

（4）根據O2－的坐標分析，根據晶胞粒子的排布，該立方體是Fe3O4的晶胞，立方體中Fe3＋處于O2－圍成的正八面體空隙，根據密度公式ρ=m/V計算。

（1）Ni2+基態原子的核外電子排布為1s22s22p63s23p63d8，鉻元素在周期表中d區。

（2）聚硅氧烷中C形成4個單鍵，所以C的雜化方式為sp3；

（3）①根據第一電離能分析，第一電離能越小，越容易生成較穩定的單核陽離子，所以有可能生成較穩定的單核陽離子的鹵素原子是：I；

②根據VSEPR理論判斷ClO3－的空間構型，價電子對數為VP=BP+LP=3+（7-2×3+1）/2=4，VSEPR模型為四面體形，由于一對孤電子對占據四面體的一個頂點，所以其空間構型為三角錐形，

等電子體是指原子總數相同，價電子總數也相同的微粒，則與ClO3－互為等電子體的是SO32－；

（4）晶胞中，O2－的坐標為（1/2，0，0），（0，1/2，0），（0，0，1/2），（1/2，1/2，1/2），將（1/2，1/2，1/2）+(1/2，1/2，0)=（0，0，1/2），將（1/2，1/2，1/2）+（0，1/2，1/2）=（1/2，0，0），將（1/2，1/2，1/2）+（1/2，0，1/2）=（0，1/2，0），剛好與前三個坐標相同，所以O2－做面心立方最密堆積，根據晶胞粒子的排布，該立方體是Fe3O4的晶胞，立方體中Fe3＋處于O2－圍成的正八面體空隙，以立方體計算，1個立方體中含有Fe3＋的個數為4×1/8+1/2×3=2個，含有Fe2＋的個數為1個，含有O2－的個數為12×1/4+1=4個，不妨取1mol這樣的立方體，即有NA個這樣的立方體，1mol立方體的質量為m=（56×3+16×4）g，1個立方體體積為V=a3nm3=a3（a×10-7）3cm3，則晶體密度為ρ=m/NAV=(56×3+16×4)/(6.02×1023)×(0.42×10-7)3g·cm－3=5.2g·cm－3。