Question

5．鋁及其化合物在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)及日常生活中有重要用途，請完成下列問題．

（1）鋁原子核外自旋方向相同的電子最多有7個(gè)，與鋁同族的第四周期元素原子的價(jià)電子排布式為4s²4p¹ ．
（2）LiAlH₄是一種特殊的還原劑，可將羧基直接還原成醇．（如圖1）
CH₃COOH分子中σ鍵與π鍵個(gè)數(shù)之比7：1，分子中鍵角1＞鍵角2（填“＞”、“=”或“＜”）．
（3）工業(yè)上可用Al₂O₃、N₂、C在高溫下制備一種高溫結(jié)構(gòu)陶瓷，其晶胞如圖2（與金剛石相似）．
①晶胞中N原子配位數(shù)為4，該晶胞中含有4個(gè)Al原子．
②該化合物的晶體類型為原子晶體，若該晶胞密度為a g•cm^-3，則該晶胞邊長的表達(dá)式為$\root{3}{\frac{41×4}{a{N}_{A}}}$×10¹⁰pm．
（4）AlCl₃在183℃開始升華，溶于水、乙醚等，其二聚物的結(jié)構(gòu)如圖3所示，其中Al原子的雜化方式為sp³，在圖中用“→”標(biāo)出分子中的配位鍵．

Answer 1

分析 （1）基態(tài)原子核外電子排布中，Al原子核外有7個(gè)軌道，不同軌道上的電子自旋方向可能相同；與鋁同族的第四周期元素原子的價(jià)電子為4s、4p電子；
（2）該分子中單鍵都是σ鍵、雙鍵中一個(gè)是σ鍵而另一個(gè)是π鍵；孤對電子與成鍵電子對排斥力大于成鍵電子對之間排斥力；
（3）①該晶胞中N原子位于每個(gè)小立方體中心，所以N原子配位數(shù)是4；利用均攤法計(jì)算Al原子個(gè)數(shù)；
②該晶胞的構(gòu)成微粒是原子，所以屬于原子晶體；該晶胞中N原子個(gè)數(shù)為4、Al原子個(gè)數(shù)=8×$\frac{1}{8}$+6×$\frac{1}{2}$=4，該晶胞體積=$\frac{\frac{M}{{N}_{A}}×4}{ρ}$，晶胞邊長=$\root{3}{\frac{\frac{M}{{N}_{A}}×4}{ρ}}$；
（4）根據(jù)圖知，該物質(zhì)中每個(gè)Al原子含有4個(gè)共價(jià)鍵，則每個(gè)Al原子價(jià)層電子對個(gè)數(shù)是4，根據(jù)價(jià)層電子對互斥理論確定Al原子雜化方式；配位鍵由含有孤電子對的原子指向含有空軌道的原子．

解答 解：（1）基態(tài)原子核外電子排布中，Al原子核外有7個(gè)軌道，不同軌道上的電子自旋方向可能相同，所以鋁原子核外自旋方向相同的電子最多有7個(gè)；與鋁同族的第四周期元素原子的價(jià)電子為4s、4p電子，其價(jià)電子排布式為4s²4p¹ ，故答案為：7；4s²4p¹ ；
（2）該分子中單鍵都是σ鍵、雙鍵中一個(gè)是σ鍵而另一個(gè)是π鍵，該分子中含有7個(gè)σ鍵1個(gè)π鍵；C=O雙鍵中氧原子含有2對孤對電子，由于孤對電子與成鍵電子對排斥力大于成鍵電子對之間排斥力，故分子中鍵角1＞鍵角2，
故答案為：7：1；＞；
（3）①該晶胞中N原子位于每個(gè)小立方體中心，所以N原子配位數(shù)是4；利用均攤法計(jì)算Al原子個(gè)數(shù)=8×$\frac{1}{8}$+6×$\frac{1}{2}$=4，故答案為：4；4；
②該晶胞的構(gòu)成微粒是原子，所以屬于原子晶體；該晶胞中N原子個(gè)數(shù)為4、Al原子個(gè)數(shù)=8×$\frac{1}{8}$+6×$\frac{1}{2}$=4，該晶胞體積=$\frac{\frac{M}{{N}_{A}}×4}{ρ}$，晶胞邊長=$\root{3}{\frac{\frac{M}{{N}_{A}}×4}{ρ}}$=$\root{3}{\frac{\frac{41}{{N}_{A}}×4}{a}}$×10¹⁰pm=$\root{3}{\frac{41×4}{a{N}_{A}}}$×10¹⁰pm，
故答案為：原子晶體；$\root{3}{\frac{41×4}{a{N}_{A}}}$×10¹⁰ ；
（4）根據(jù)圖知，該物質(zhì)中每個(gè)Al原子含有4個(gè)共價(jià)鍵，則每個(gè)Al原子價(jià)層電子對個(gè)數(shù)是4，根據(jù)價(jià)層電子對互斥理論確定Al原子雜化方式為sp³；配位鍵由含有孤電子對的原子指向含有空軌道的原子，Al原子含有空軌道、Cl原子含有孤電子對，所以其配位鍵為，
故答案為：sp³；．

點(diǎn)評 本題考查物質(zhì)結(jié)構(gòu)和性質(zhì)，為高頻考點(diǎn)，涉及晶胞計(jì)算、配位鍵、原子雜化方式判斷、原子核外電子排布等知識點(diǎn)，側(cè)重考查學(xué)生綜合應(yīng)用及空間想象能力，難點(diǎn)是晶胞計(jì)算，知道配位鍵的表示方法，題目難度中等．