Question

【題目】鋁、鋅、鐵在人類生產和生活中有重要作用，也是人體必需的微量元素。回答下列問題：

（1）Fe2+電子排布式為___，Zn的基態原子能級最高的電子的電子云輪廓圖形狀為___。

（2）已知Al的第一電離能為578kJ·mol-1、Mg的第一電離能為740kJ·mol-1，請解釋Mg的第一電離能比Al大的原因___。

（3）Zn2+可形成[Zn(NH3)6]SO4絡合物，1mol[Zn(NH3)6]2+配離子中含σ鍵___mol，其陰離子中心原子的雜化方式是___，NH3的沸點高于PH3的原因是___。

（4）已知Zn2+等過渡元素離子形成的水合離子的顏色如下表所示：

離子	Sc3+	Cr3+	Fe2+	Zn2+
水合離子的顏色	無色	綠色	淺綠色	無色

請根據原子結構推測Sc3+、Zn2+的水合離子為無色的原因：___。

（5）FeCl3中的化學鍵具有明顯的共價性，蒸汽狀態下以雙聚分子存在的FeCl3的結構式為___，其中Fe的配位數為___。

（6）Fe和N可組成一種過渡金屬氮化物，其晶胞如圖所示。六棱柱底邊邊長為xcm，高為ycm，NA為阿伏加德羅常數的值，則晶胞的密度為___g·cm-3（列出計算式即可）。

Answer 1

【答案】[Ar]3d6 球型 Mg 的電子排布式為[Ne]3s2 ，Al 的電子排布式為[Ne]3s2 3p1 ，鎂的 3s 處于全滿狀態，較穩定不易失去一個電子，鋁的最外層為3p1 ，易失去一個電子形成穩定結構 24 sp3 氨分子之間形成分子間氫鍵 3d 軌道上沒有未成對電子（或 3d 軌道全空或全滿狀態） 4

【解析】

（1）鐵為26號元素，基態原子電子排布式為[Ar]3d6 4s2，所以Fe2+電子排布式為[Ar]3d6；Zn為30號元素，基態原子能級最高的電子為4s上的2個電子，所有電子云輪廓圖形狀為球形，故答案為：[Ar]3d6 球形；

（2）Mg的電子排布式為[Ne]3s2，Al的電子排布式為[Ne]3s2 3p1，鎂的3s處于全滿狀態，較穩定，不易失去一個電子，鋁的最外層為 3p1，易失去一個電子形成穩定結構，所以 Al 原子的第一電離能比Mg大，故答案為：Mg 的電子排布式為[Ne]3s2 ，Al 的電子排布式為[Ne]3s2 3p1，鎂的3s處于全滿狀態，較穩定不易失去一個電子，鋁的最外層為3p1 ，易失去一個電子形成穩定結構；

（3）[Zn(NH3)6] 2+中每個N原子形成3個氮氫σ鍵，與Zn2＋形成1個配位鍵，配位鍵也屬于σ鍵，所以1mol該離子中σ鍵為24 mol；陰離子為，根據價層電子對互斥理論，其中心原子S的價電子對為對，所以中心S為sp 3雜化。NH3分子中 N原子的電負性強，原子半徑小，使得N—H鍵的極性增強而表現一定的電性，分子之間能夠形成氫鍵，而PH3分子中P半徑大，電負性小，則不能形成分子間氫鍵，只存在范德華力，氫鍵的作用力強于范德華力，所以沸點NH3大于PH3，故答案為：24 sp 3 氨分子之間形成分子間氫鍵；

（4）Sc3+的外圍電子排布式為[Ar]3d0 、Cr3+的外圍電子排布式為[Ar]3d3 、Fe2+電子排布式為 [Ar]3d6 、Zn2+的外圍電子排布式為[Ar]3d10，對比四種離子的外圍電子排布式可知，其水合離子的顏色與3d軌道上的單電子有關，故答案為：3d 軌道上沒有未成對電子（或 3d 軌道全空或全滿狀態）；

（5）Fe能夠提供空軌道，而Cl能夠提供孤電子對，故 FeCl3分子雙聚時可形成配位鍵。由常見AlCl3的雙聚分子的結構可知FeCl3的雙聚分子的結構式為 ，其中 Fe的配位數為4，故答案為： 4 ；

（6）由圖示，堆積方式為六方最緊密堆積。為了計算的方便，選取該六棱柱結構進行計算：六棱柱頂點的原子是6個六棱柱共用的，面心是兩個六棱柱共用，所以該六棱柱中的鐵原子為 個，N原子位于六棱柱內部，所以該六棱柱中的氮原子為2個，該結構的質量為，該六棱柱的底面為正六邊形，邊長為x cm，底面的面積為6個邊長為x cm 的正三角形面積之和，根據正三角形面積的計算公式，該底面的面積為 cm2 ，高為 y cm，所以體積為cm3。所以密度為： ，故答案為：。