Question

【题目】铝及其化合物广泛应用于金属冶炼、有机合成等领域。

(1)铝热反应可以冶炼金属铬，Cr3＋基态核外电子排布式为____________________。

(2)AlCl3可作反应的催化剂。

①1 mol对甲基苯乙酮分子中含有的σ键数目为__________。

②CH3COOH与H2O可以任意比例互溶，除因为它们都是极性分子外，还因为_______________。

(3)用价层电子对互斥理论解释SO的键角大于SO的原因是_______________。

(4)某遮光剂的晶胞如图所示，由晶胞可知n＝________。

(5)Na3[Co(NO2)6]常用作检验K＋的试剂， 配位体的中心原子的杂化形式为______， 空间构型为_____。

大π键可用符号表示，其中m代表参与形成大π键的原子数，n为各原子的单电子数(形成σ键的电子除外)和得电子数的总和 (如苯分子中的大π键可表示为，则中大π键应表示为__________。

(6)铁和氨气在640℃可发生置换反应，产物之一的晶胞结构如图所示，若该晶体的密度是ρg·cm－3，则两个最近的Fe原子间的距离为______cm。(阿伏加德罗常数用NA表示)

Answer 1

【答案】1s22s22p63s23p63d3或[Ar]3d3 20NA CH3COOH分子与H2O分子间形成氢键 两种离子的中心硫原子均为sp3杂化， 中没有孤对电子，有一个孤对电子，孤对电子对成键电子对有排斥作用，因此键角更小 6 sp2 V形

【解析】

根据原子的电子排布式分析其离子的价电子排布式。根据分子中原子的成键特点分析其σ键数目。根据分子结构分析其形成氢键的可能性。根据价层电子对互斥理论比较不同分子中键角的大小关系。根据均摊法和电离守恒分析晶胞的组成及化学式，并进行相关的计算。

(1)Cr为24元素，根据能量最低原理和洪特规则可知，其基态核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d54s1，因此， Cr3＋基态核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d3。

(2)①对甲基苯乙酮分子中有9个C—C键、1个C=O键、10个C—H键，其分子中共有20个σ键，因此，1 mol对甲基苯乙酮分子中含有的σ键数目为20NA。

②若溶质与水分子间可以形成氢键，则溶质在水中的溶解度通常都会很大。由于CH3COOH与H2O的分子中均有羟基，两者具备形成分子间氢键的基本条件，因此，CH3COOH与H2O可以任意比例互溶，除因为它们都是极性分子外，还因为CH3COOH分子与H2O分子间形成氢键。

(3)根据价层电子对互斥理论可知，当中心原子的杂化方式相同时，孤电子对越多，共价键的键角就越小。SO和SO的中心原子的价层电子对数均为4，中心原子的杂化方式均为sp3杂化，前者没有孤电子对，后者有一个孤电子对，因此， SO的键角大于SO的原因是：两种离子的中心硫原子均为sp3杂化， 中没有孤对电子，有一对孤对电子，孤对电子对成键电子对有排斥作用，因此键角更小。

(4)由该遮光剂的晶胞结构示意图可知，晶胞的棱边上有4个Na+，还有10个Na+位于面上，位于晶胞的顶点和体心，根据均摊法可以计算出该晶胞中共有6个Na+和2个，根据电荷守恒可知，2(n-3)=6，所以n＝6。

(5)Na3[Co(NO2)6]的 配位体的中心原子为N原子，其价层电子对数为(5+1)÷2=3，故其杂化形式为sp2，由于其只形成了2个σ键， 有一个孤电子对，根据价层电子对互拆理论可知，其空间构型为V形。中的N原子除去形成σ键的2个电子和1个孤电子对外，还剩余一个p轨道的电子；每个氧原子的p轨道有两个不成对电子，在与N原子形成一个σ键后，还剩余一个未成对的电子；另外带一个单位的负电荷，说明还得到一个电子。综上所述，共有3个原子和4个电子参与形成了大π键，故其中的大π键应表示为。

(6)根据晶胞结构示意图可知，该晶胞中有的Fe原子分布在顶点和面心，N原子在体心，根据均摊法可知，该晶胞共占有4个Fe原子和1个N原子，故其化学式为Fe4N，1mol该晶胞的质量为(564+14)g，设晶胞的边长为a，则1mol该晶胞的体积为NAa3。若该晶体的密度是ρg·cm－3，则ρg·cm－3，解之得a=。在该晶胞中，位于顶点和面心的两个Fe原子之间的距离最近，因此两个最近的Fe原子间的距离为面对角线的一半，即 cm。