Question

物质结构决定性质，新材料的不断涌现有力地促进了社会进步，因此了解物质结构具有重要意义。试回答下列问题：

（1）基态铁原子中未成对电子数为_________，在水溶液中常以Fe²⁺、Fe³⁺的形式存在，其中________更稳定。

（2）OF₂中氧元素的化合价为____，中心原子的杂化方式为___，OF₂的分子极性比H₂O的__________（选填“大”或“小”）。

（3）一种新型铝离子电池中的电解质溶液由某种有机阳离子与AlCl₄^﹣、Al₂Cl₇^﹣构成，AlCl₄^﹣的立体构型为_________，Al₂Cl₇^﹣中的原子都是8电子结构，则Al₂Cl₇^﹣的结构式为（配位键用“→”表示）__________。

（4）FeO晶体与NaCl晶体结构相似，要比较FeO与NaCl的晶格能大小，还需要知道的数据是___________；

（5）氮化铝、氮化硼、氮化镓晶体的结构与金刚石相似，它们晶体的熔点由高到低的顺序是___________。

（6）NH₃分子中∠HNH键角为106.7º，而配离子[Zn(NH₃)₆]²⁺中∠HNH键角为109.5º， 配离子[Zn(NH₃)₆]²⁺中∠HNH键角变大的原因是_____。

（7）下图是Fe₃O₄晶体的晶胞。

①晶胞中亚铁离子处于氧离子围成的______(选填“正方形”、“正四面体”或“正八面体”)空隙。

②晶胞中氧离子的堆积方式的名称为________。

③若晶胞的体对角线长为 a nm，则 Fe₃O₄ 晶体的密度为________g/cm³(阿伏加德罗常数用 N_A 表示)。

Answer

4 Fe3+ +2 sp3 小 正四面体 离子半径大小 氮化硼＞氮化铝＞氮化镓 NH3分子中N原子的孤电子对进入Zn2+的空轨道形成配离子后，原孤电子对与N-H键的成键电子对间的排斥作用变为成键电子对之间的排斥，排斥作用减弱 正四面体 面心立方最密堆积

【解析】试题分析：（1）根据电子排布式或轨道表示式进行判断。（2）根据元素的非金属性和电负性以及价层电子对互斥理论进行判断。（3）根据价层电子对互斥理论进行判断。（4）影响晶格能的因素有配位数、离子半径和离子电荷。（5）原子半径越小，原子晶体中共价键的键长越短，则共价键越强，晶体的熔点越高。（6）根据价层电子对互斥理论进行解释。（7）根据配位数判断堆积方式，根据晶胞的质量和体积求晶体的密度。

（1）基态铁原子的电子排布式为[Ar]3d64s2，根据洪特规则和泡利不相容原理，3d轨道的6个电子要占据其全部5个轨道，故其中未成对电子数为4。铁在水溶液中常以Fe2+、Fe3+的形式存在，其中基态Fe3+电子排布式为[Ar]3d5，其3d轨道为较稳定的半充满状态，故其更稳定。

（2）F是非金属性最强的元素，其最外层有7个电子，故OF2中氧元素的化合价为+2，中心原子O的价层电子对数是4，故其杂化方式为sp3。OF2和H2O的分子空间构型相似，O与F之间的电负性的差值小于H和O的电负性差值，故OF2的分子极性比H2O的小。

（3）AlCl4﹣的中心原子的价层电子对数为４，故其立体构型为正四面体，Al2Cl7﹣中的原子都是8电子结构，则可知Al2Cl7﹣的Al原子各形成了一个配位键，其结构式为。

（4）FeO晶体与NaCl晶体结构相似，影响晶格能大小的因素有配位数、离子半径和离子电荷，故要比较FeO与NaCl的晶格能大小，还需要知道的数据是离子半径大小；

（5）氮化铝、氮化硼、氮化镓晶体的结构与金刚石相似，都是原子晶体，它们晶体的熔点由其共价键的键长决定，键长越短则共价键越强，其熔点越高，因为B、Al、Ga的原子半径依次增大，故熔点由高到低的顺序是氮化硼＞氮化铝＞氮化镓。

（6）NH3分子中∠HNH键角为106.7º，而配离子[Zn(NH3)6]2+中∠HNH键角为109.5º， 由价层电子对互斥理论可知，配离子[Zn(NH3)6]2+中∠HNH键角变大的原因是：NH3分子中N原子的孤电子对进入Zn2+的空轨道形成配离子后，原孤电子对与N-H键的成键电子对间的排斥作用变为成键电子对之间的排斥，排斥作用减弱。

（7）①由Fe3O4晶体的晶胞结构示意图可知，晶胞中亚铁离子处于氧离子围成的正四面体空隙。

②晶胞中与每氧离子最近且等距的氧离子有12个，故其堆积方式为面心立方最密堆积。

③根据均摊法，由Fe3O4晶体的晶胞结构示意图可以求出该晶胞中氧离子、铁离子和亚铁离子分别有4、2、1个，故每个晶胞中只有一个Fe3O4。晶胞的体对角线长为 a nm，则晶胞的边长为，故NA个晶胞的质量和体积分别是232g和，则 Fe3O4 晶体的密度为g/cm3。