Question

【題目】祖母綠是四大名貴寶石之一，主要成分為Be3Al2Si6O18，含有微量的Cr、Ni、Fe元素而呈現各種顏色。回答下列問題：

（1）基態Ni2+的電子排布式為_______________；寶石中Si的雜化方式是____。

（2）成鍵元素電負性差值越大，化學鍵離子性百分數越高，在鹵素與Al組成的化合物中，離子性百分數最高的化合物是______（填化學式）。

（3）六羰基鉻[Cr(CO)6]用于制高純度鉻粉，它的沸點為220℃。Cr(CO)6的晶體類型是______，加熱Cr(CO)6可得到高純度鉻粉和CO，反應破壞的作用力類型為_________。

（4）多數配離子顯示顏色與d軌道的分裂能有關。分裂能是指配離子的中心原子（離子）的一個電子從較低能量的d軌道躍遷到較高能量的d軌道所需的能量(用Δ表示)，它與中心離子的結構、電荷、配體有關。試判斷分裂能Δ[Fe(H2O)63+] _____ Δ[Fe(H2O)62+]（填“>”“<”或“=”），理由是___________________________。

（5）①氧化鎳晶胞如圖甲所示，A的原子坐標參數為：(0，0，)，則底面面心B的原子坐標參數為_______________。

②按圖乙所示無限拓寬延長，NiO可形成“單層分子”，氧離子和鎳離子均看著球體，其半徑分別為a pm、b pm，“單層分子”截割出的最小重復結構單元在空間呈長方體，則離子在長方體內的空間利用率為____________（列出計算式即可）。

Answer 1

【答案】1s22s22p63s23p63d8（或[Ar]3d8） sp3 AlF3 分子晶體 配位鍵 > Fe3+的正電荷數比Fe2+的多，吸引電子能力更強；Fe3+的3d達到半充滿穩定結構，Fe2+的3d未達到半充滿穩定結構 (，，0) ×100%=×100%=×100%

【解析】

(1)鎳為28號元素，結合核外電子排布規律書寫基態Ni2+的電子排布式；Si原子與周圍的4個原子形成共價鍵，沒有孤電子對，據此判斷硅原子的雜化方式；

(2)根據成鍵元素電負性差值越大，化學鍵離子性百分數越高，元素的非金屬性越強，電負性數值越大，據此分析解答；

(3)根據六羰基鉻[Cr(CO)6]的沸點為220℃，分析判斷；加熱Cr(CO)6可得到高純度鉻粉和CO，反應過程中破壞了中心原子與配體之間的作用力；

(4)配離子所帶正電荷越多，對電子的吸引力越大，d-d電子躍遷需要的能量越多；

(5)①圖甲中A位于晶胞棱的中點，據此判斷底面面心B的原子坐標參數；

②圖乙中，該晶胞單元中含有氧離子個數=10，鎳離子個數為4+4×+10×=10，相鄰兩個氧離子之間的距離為(2a+2b) pm，據此分析計算。

(1)鎳為28號元素，基態Ni2+的電子排布式為1s22s22p63s23p63d8(或[Ar]3d8)；Si原子與周圍的4個原子形成共價鍵，沒有孤電子對，雜化方式為sp3，故答案為：1s22s22p63s23p63d8(或[Ar]3d8)；sp3；

(2)成鍵元素電負性差值越大，化學鍵離子性百分數越高，元素的非金屬性越強，電負性數值越大，在鹵素與Al組成的化合物中，離子性百分數最高的化合物為AlF3，故答案為：AlF3；

(3)六羰基鉻[Cr(CO)6]的沸點為220℃，符合分子晶體熔沸點的一般規律，Cr(CO)6屬于分子晶體；加熱Cr(CO)6可得到高純度鉻粉和CO，反應過程中破壞了中心原子與配體之間的配位鍵，故答案為：分子晶體；配位鍵；

(4)Fe(H2O)62+帶2個單位正電荷，而Fe(H2O)63+帶3個單位正電荷，后者對電子吸引力更大，且Fe3+的3d達到半充滿穩定結構，Fe2+的3d未達到半充滿穩定結構，故分裂能△[Fe(H2O)63+]＞△[Fe(H2O)62+]，故答案為：＞；Fe(H2O)62+帶2個單位正電荷，而Fe(H2O)63+帶3個單位正電荷，后者對電子吸引力更強，Fe3+的3d達到半充滿穩定結構，Fe2+的3d未達到半充滿穩定結構；

(5)①圖甲中，原子坐標參數：A(0，0，)，A位于晶胞棱的中點，則底面面心B的原子坐標參數為B(，，0)，故答案為：(，，0)；

②圖乙中，該晶胞單元中含有氧離子個數=10，鎳離子個數為4+4×+10×=10，相鄰兩個氧離子之間的距離為(2a+2b) pm，則晶胞的棱長分別為5× (2a+2b)pm和2×(2a+2b)pm，高為2a pm，則晶胞的體積為5×(2a+2b)pm×2×(2a+2b) pm×2a pm=10a(2a+2b)2 pm3，10個氧離子和10個鎳離子的體積為10× pm3，因此離子在長方體內的空間利用率為×100%=×100%，故答案為：×100%。