Question

（1）2005年冬，廣東省環(huán)保部門監(jiān)測發(fā)現(xiàn)，廣東北江韶關段出現(xiàn)了重金屬鎘超標現(xiàn)象，北江發(fā)生嚴重的水體污染事件，專家確定用1200噸的聚合鐵（簡稱PFS，化學式為：[Fe2(OH)n(SO4)3-

n

2

]m，n＜5，m＜10）分批加入，利用PFS在水體中形成絮狀物，以吸附鎘離子．
①鎘原子的外圍電子排布為4d¹⁰5s²，¹⁰⁸Cd核素的中子數(shù)與質子數(shù)之差為

 

．
②PFS中鐵顯

 

價，鐵原子的電子排布式是

 

．
（2）氧化鎂的晶胞結構（如圖所示）：
①晶體中的每個Mg²⁺的周圍與它最接近的且距離相等的Mg²⁺共有

 

個，每個O^2-周圍距離最近且相等的Mg²⁺形成了一個

 

的空間結構．
②一個MgO晶胞中Mg²⁺和O^2-的個數(shù)都是

 

．
③設MgO的摩爾質量為Mg/mol，MgO晶體的密度為ρg/cm³，阿伏加德羅常數(shù)為N_A，則MgO晶胞邊長為

 

（3）NCl₃是一種淡黃色的油狀液體，NCl₃分子中氮原子的雜化軌道類型是

 

雜化，分子的空間結構是

 

．

Answer 1

考點：晶胞的計算,原子核外電子排布,判斷簡單分子或離子的構型,原子軌道雜化方式及雜化類型判斷

專題：化學鍵與晶體結構

分析：（1）①鎘原子的外圍電子排布為4d¹⁰5s²，根據(jù)能量最低原理可知，內層各能級都填充滿，故核外電子數(shù)為2+8+18+18+2=48，則其質子數(shù)為48，而中子數(shù)=質量數(shù)-質子數(shù)，據(jù)此計算解答；
②根據(jù)化合價代數(shù)和為0計算Fe的化合價，F(xiàn)e元素是26號元素，原子核外電子數(shù)為26，根據(jù)能量最低原理書寫其電子排布式；
（2）①MgO中Mg²⁺、O^2-為1：1，以晶胞中白色球為O^2-、黑色球為Mg²⁺進行分析，以頂點Mg²⁺離子研究，與之最近的Mg²⁺離子處于面心上，而每個Mg²⁺離子為12面共用；
以晶胞體心的O^2-研究，與之距離最近且相等的Mg²⁺位于面心上，6個Mg²⁺離子形成正八面體；
②根據(jù)均攤法計算晶胞中Mg²⁺、O^2-離子數(shù)目；
③結合晶胞中含有“MgO”數(shù)目計算晶胞的質量，進而計算晶胞體積，晶胞棱長=

3	V晶胞

；
（3）計算NCl₃分子中N原子價層電子對數(shù)、孤對電子數(shù)，進而確定雜化方式、空間結構．

解答： 解：（1）①鎘原子的外圍電子排布為4d¹⁰5s²，根據(jù)能量最低原理可知，內層各能級都填充滿，故核外電子數(shù)為2+8+18+18+2=48，則其質子數(shù)為48，¹⁰⁸Cd核素的中子數(shù)=108-48=60，故其中子數(shù)與質子數(shù)之差=60-48=12，
故答案為：12；
②令Fe元素化合價為a，根據(jù)化合價代數(shù)和為0，則2a+n×（-1）+（-2）×（3-

n

2

）=0，解得a=3，則PFS中Fe的化合價為+3，F(xiàn)e元素是26號元素，原子核外電子數(shù)為26，根據(jù)能量最低原理，其電子排布式為：1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁶4s²，
故答案為：+3；1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁶4s²；
（2）①MgO中Mg²⁺、O^2-為1：1，以晶胞中白色球為O^2-、黑色球為Mg²⁺進行分析，以頂點Mg²⁺離子研究，與之最近的Mg²⁺離子處于面心上，而每個Mg²⁺離子為12面共用，故晶體中的每個Mg²⁺的周圍與它最接近的且距離相等的Mg²⁺共有12個；
以晶胞體心的O^2-研究，與之距離最近且相等的Mg²⁺位于面心上，6個Mg²⁺離子形成正八面體，
故答案為：12；正八面體；
②MgO中Mg²⁺、O^2-為1：1，故晶胞中Mg²⁺離子數(shù)目=O^2-離子數(shù)目=1+12×

1

4

=4，
故答案為：4；
③晶胞中含有4個“MgO”，故晶胞的質量=4×

M

NA

g，故晶胞體積=

4× M NA g

ρg/cm3

=

4M

ρNA

cm³，晶胞棱長=

3	V晶胞

=

3	4M ρNA

cm，
故答案為：

3	4M ρNA

cm；
（3）NCl₃分子中N原子價層電子對數(shù)=3+

5-1×3

2

=4、N原子有1對孤對電子，故N原子采取sp³雜化，空間構型為三角錐形，
故答案為：sp³；三角錐形．

點評：本題考查晶胞結構與計算、核外電子排布、雜化理論、分子結構等，（2）中晶胞結構問題，對學生的空間想象有一定的要求，可以利用補全晶胞理解，難度中等．