Question

【題目】[化學選修3：物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)】

翡翠是玉石中的一種，其主要成分為硅酸鋁鈉-NaAI(Si2O6)，常含微量Cr、Ni、Mn、Mg、Fe等元素。回答下列問題：

(l)基態(tài)Cr原子的電子排布式為____；Fe位于元素周期表的___ 區(qū)。

(2)翡翠中主要成分硅酸錨鈉表示為氧化物的化學式為____，其中四種元素第一電離能由小到大的順序是____。

(3)鈣和鐵部是第四周期元素，且原子的最外層電子數(shù)相同，為什么鐵的熔沸點遠大于鈣？____。

(4)在硅酸鹽中存在 結(jié)構(gòu)單元，其中Si原子的雜化軌道類型為____。當無限多個（用n表示）分別以3個頂角氧和其他3個形成層狀結(jié)構(gòu)時（如圖所示），其中Si、O原子的數(shù)目之比為____。

若其中有一半的Si被Al替換，其化學式為____。

(5) Cr和Ca可以形成種具有特殊導電性的復合氧化物，晶胞結(jié)構(gòu)如圖所示。該晶體的化學式為____，若Ca與O的核間距離為x nm，則該晶體的密度為___ g/cm3。

Answer 1

【答案】 [Ar] 3d54s1 d區(qū) Na2O·Al2O3·4SiO2 Na＜Al＜Si＜O Fe的核電荷數(shù)較大，核對電子的引力較大，故Fe的原子半徑小于Ca，F(xiàn)e的金屬鍵強于Ca sp3 2︰5 [AlSiO5] CaCrO3

【解析】(l) Cr為24號元素，根據(jù)核外電子排布規(guī)律基態(tài)Cr原子的電子排布式為[Ar] 3d54s1，Fe為26號元素，位于第三周期第VIII族，也就是元素周期表的d區(qū)。答案為：[Ar] 3d54s1 、d區(qū)

（2）硅酸鋁鈉中Na為+1價， Al為+3價， Si為+4價，O為-2價，所以表示為氧化物的化學式為Na2O·Al2O3·4SiO2；非金屬性越強第一電離能越大，同一周期的元素自左向右第一電離能增大，因此Na、 Al、 Si、O 四種元素第一電離能由小到大的順序是Na＜Al＜Si＜O 。答案為：Na2O·Al2O3·4SiO2 、Na＜Al＜Si＜O

（3）鈣和鐵處于同一周期，但鐵的核電荷數(shù)大于鈣，對最外層電子的吸引能力強，使最外層電子越靠近原子核，導致鐵的原子半徑小于鈣，因此金屬鍵強于鈣，所以鐵的熔沸點遠大于鈣。答案為：Fe的核電荷數(shù)較大，核對電子的引力較大，故Fe的原子半徑小于Ca，F(xiàn)e的金屬鍵強于Ca

(4) 在硅酸鹽中，硅酸根（SiO44-）為正四面體結(jié)構(gòu)，每個Si與周圍4個O形成4個σ鍵，Si無孤電子對，所以中心原子Si原子采取了sp3雜化方式；每個四面體通過三個氧原子與其他四面體連接形成層狀結(jié)構(gòu)，因而每個四面體中硅原子數(shù)是1，氧原子數(shù)＝1＋3×＝，即Si與O的原子個數(shù)比為2：5，化學式為(Si2nO5n)2n-，若其中一半的Si被Al替換，其化學式為答案為：2：5、

(5) 根據(jù)晶胞結(jié)構(gòu)圖和均攤法可知，晶胞中O原子數(shù)為×6=3，Ca原子數(shù)為×8=1，Cr原子數(shù)為1，則化學式為CaCrO3；設晶胞的邊長為acm，由于Ca與O的核間距離為xnm，則2a2=4x2，所以a=cm, CaCrO3的式量為：140，因此一個晶胞的質(zhì)量m= g，而晶胞的體積V=cm3，所以該晶體的密度ρ=== g/cm3，答案為： CaCrO3、