Question

【题目】祖母绿被称为绿宝石之王，是四大名贵宝石之一，其主要成分为Be3Al2Si6O18，因含有微量的Cr、Ni、Fe元素而呈现各种颜色。回答下列问题：

(1)祖母绿宝石属于晶体，鉴别晶体最可靠的科学方法是_____________。

(2)基态Cr原子的价层电子排布式为_________；基态Si原子电子占据最高能级的电子云轮廓图为_________。

(3)六羰基铬[Cr(CO)6]用于制高纯度铬粉，它的沸点为220℃。Cr(CO)6的晶体类型是_______，1 mol Cr(CO)6中含σ键的数目为_________；

(4)BeCl2分子的空间构型是_________，写出该分子的一种等电子体的分子式_________。它的二聚体Be2Cl4结构如图所示Cl－BeBe－Cl，，其中Be原子的杂化方式是_________。

(5)BeO的立方晶胞如图所示，在该晶胞中与一个O2－距离最近且相等的O2－有________个。若该晶体的密度为d g·cm－3，设阿伏加德罗常数的值为NA，则晶胞边长a＝________nm。(列出计算表达式)

(6)多数配离子显示颜色与d轨道的分裂能有关。分裂能是指配离子的中心原子(离子)的一个电子从较低能量的d轨道跃迁到较高能量的d轨道所需的能量(用△表示)，它与中心离子的结构、电荷、配体有关。试判断分裂能△[Fe(H2O)6]3＋________ △[Fe(H2O)6]2＋(填“>”、“＝”或“<”)，理由是___________。

Answer 1

【答案】X-射线衍射法 3d54s1 哑铃形或纺锤形 分子晶体 12NA 直线形 CO2 sp2 12 ×107 > Fe3＋的3d轨道达半充满稳定状态，而Fe2＋的3d轨道未达半充满稳定状态，且Fe3＋所带的电荷数比Fe2＋所带的电荷数多

【解析】

（1）鉴别晶体、非晶体最可靠的科学方法是X-射线衍射实验；

（2）基态Cr原子的核电荷数是24，核外电子排布式为[Ar]3d54s1；基态Si原子核外电子排布式[Ne]3s23p2，电子占据最高能级是3p能级；

（3）六羰基铬[Cr(CO)6]的沸点比较低，故该晶体为分子晶体；六羰基铬[Cr(CO)6] 中心原子Cr与配体CO之间形成配位键，配位键也是σ键，配体CO中也含有σ键；

（4）利用价层电子对数判断分子的杂化形式和分子的空间构型；

（5）根据晶胞图，8个O2-位于晶胞的顶点，6个O2-位于晶胞的面心；

（6）分裂能是指配离子的中心原子(离子)的一个电子从较低能量的d轨道跃迁到较高能量的d轨道所需的能量，然后从Fe3＋、Fe2＋的核外电子排布去分析。

（1）鉴别晶体、非晶体最可靠的科学方法是X-射线衍射法；

（2）基态Cr原子的核电荷数是24，核外电子排布式为[Ar]3d54s1，价层电子排布式为3d54s1；基态Si原子电子占据最高能级是3p能级，电子云轮廓图为哑铃形或纺锤形；

（3）六羰基铬[Cr(CO)6]的沸点为220℃，沸点比较低，故该晶体为分子晶体；CO的结构式为，碳氧三键中1个σ键和2个π键，中心原子Cr与配体CO之间形成配位键，配位键也是σ键，故1 mol Cr(CO)6中含σ键的数目为12NA；

（4）BeCl2分子的价层电子对数是2，中心原子Be采用sp杂化，故BeCl2分子的空间构型是直线形；1个BeCl2分子中含有3个原子，并且价电子数为16，CO2分子是BeCl2分子的一种等电子体；二聚体Be2Cl4结构中Be原子含有空轨道，Cl含有孤电子对，形成配位键，故二聚体Be2Cl4中Be原子的杂化方式是sp2杂化；

（5）根据晶胞图，8个O2-位于晶胞的顶点，6个O2-位于晶胞的面心，故在该晶胞中与一个O2－距离最近且相等的O2－有12个；根据晶胞图，8个O2-位于晶胞的顶点，6个O2-位于晶胞的面心，4个Be2-在体心，1个晶胞中含有Be2＋的个数为4，1个晶胞中含有O2-的个数为8×(1/8)+6×(1/2)=4，(a×10-7)3 ×d×NA=4×(9+16)，a=×107；

（6）Fe3＋的核外电子排布式为[Ar]3d5，3d轨道达半充满稳定状态，而Fe2＋的核外电子排布式为[Ar]3d6，3d轨道未达半充满稳定状态，且Fe3＋所带的电荷数比Fe2＋所带的电荷数多，故分裂能△[Fe(H2O)6]3＋>△[Fe(H2O)6]2＋