Question

[化学选修3：物质结构与性质】

翡翠是玉石中的一种，其主要成分为硅酸铝钠-NaAI(Si2O6)，常含微量Cr、Ni、Mn、Mg、Fe等元素。回答下列问题：

(l)基态Cr原子的电子排布式为____；Fe位于元素周期表的___ 区。

(2)翡翠中主要成分硅酸锚钠表示为氧化物的化学式为____，其中四种元素第一电离能由小到大的顺序是____。

(3)钙和铁部是第四周期元素，且原子的最外层电子数相同，为什么铁的熔沸点远大于钙？____。

(4)在硅酸盐中存在 结构单元，其中Si原子的杂化轨道类型为____。当无限多个（用n表示）分别以3个顶角氧和其他3个形成层状结构时（如图所示），其中Si、O原子的数目之比为____。

若其中有一半的Si被Al替换，其化学式为____。

(5) Cr和Ca可以形成种具有特殊导电性的复合氧化物，晶胞结构如图所示。该晶体的化学式为____，若Ca与O的核间距离为x nm，则该晶体的密度为___ g/cm³。

Answer

[Ar] 3d54s1 d区 Na2O·Al2O3·4SiO2 Na＜Al＜Si＜O Fe的核电荷数较大，核对电子的引力较大，故Fe的原子半径小于Ca，Fe的金属键强于Ca sp3 2︰5 [AlSiO5] CaCrO3

【解析】(l) Cr为24号元素，根据核外电子排布规律基态Cr原子的电子排布式为[Ar] 3d54s1，Fe为26号元素，位于第三周期第VIII族，也就是元素周期表的d区。答案为：[Ar] 3d54s1 、d区

（2）硅酸铝钠中Na为+1价， Al为+3价， Si为+4价，O为-2价，所以表示为氧化物的化学式为Na2O·Al2O3·4SiO2；非金属性越强第一电离能越大，同一周期的元素自左向右第一电离能增大，因此Na、 Al、 Si、O 四种元素第一电离能由小到大的顺序是Na＜Al＜Si＜O 。答案为：Na2O·Al2O3·4SiO2 、Na＜Al＜Si＜O

（3）钙和铁处于同一周期，但铁的核电荷数大于钙，对最外层电子的吸引能力强，使最外层电子越靠近原子核，导致铁的原子半径小于钙，因此金属键强于钙，所以铁的熔沸点远大于钙。答案为：Fe的核电荷数较大，核对电子的引力较大，故Fe的原子半径小于Ca，Fe的金属键强于Ca

(4) 在硅酸盐中，硅酸根（SiO44-）为正四面体结构，每个Si与周围4个O形成4个σ键，Si无孤电子对，所以中心原子Si原子采取了sp3杂化方式；每个四面体通过三个氧原子与其他四面体连接形成层状结构，因而每个四面体中硅原子数是1，氧原子数＝1＋3×＝，即Si与O的原子个数比为2：5，化学式为(Si2nO5n)2n-，若其中一半的Si被Al替换，其化学式为答案为：2：5、

(5) 根据晶胞结构图和均摊法可知，晶胞中O原子数为×6=3，Ca原子数为×8=1，Cr原子数为1，则化学式为CaCrO3；设晶胞的边长为acm，由于Ca与O的核间距离为xnm，则2a2=4x2，所以a=cm, CaCrO3的式量为：140，因此一个晶胞的质量m= g，而晶胞的体积V=cm3，所以该晶体的密度ρ=== g/cm3，答案为： CaCrO3、