Question

【題目】釹鐵硼磁鐵是目前為止具有最強磁力的永久磁鐵。生產(chǎn)釹鐵硼磁鐵的主要原材料有稀土金屬釹、純鐵、鋁、硼以及其他稀土原料。

（1）寫出三價鐵離子的外圍電子排布圖：___，在短周期元素中，與Al的化學(xué)性質(zhì)最相似的元素符號是：___。

（2）實驗測得AlCl3的蒸氣以二聚分子Al2Cl6的形式存在，已知Al2Cl6分子中Al與Cl交替排列，為非極性分子，Al與Cl均滿足8電子穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，則Al2Cl6分子中Al原子采取___雜化，Al2Cl6分子的結(jié)構(gòu)式為：___。

（3）硼（B）元素及與其同周期相鄰的兩種元素第一電離能由小到大的順序為：___(用元素符號表示)。

（4）已知AlCl3的熔點為194℃，易升華，AlF3的熔點為1040℃，其原因為：___。

（5）已知立方氮化硼（BN）其晶胞結(jié)構(gòu)類似于金剛石（如圖所示），則N的配位數(shù)是___，與N原子距離最近的B原子構(gòu)成的立體構(gòu)型是___。

若圖中b號原子的坐標為（，，0）寫出a原子的坐標___，設(shè)晶胞中B、N原子半徑分別為pnm、qnm，晶胞邊長為rnm，則以a原子為中心形成的最小立方體的空間利用率為___（寫代數(shù)式即可，不必化簡）；設(shè)晶胞中最近的B、N原子之間的距離為a nm，晶體的密度為bg·cm－3，則阿伏加德羅常數(shù)為___mol－1(用含a、b的代數(shù)式表示)。

Answer 1

【答案】 Be sp3雜化 或 B<Be<C AlCl3為分子晶體，AlF3為離子晶體，因此AlF3的熔點高于AlCl3 4 四面體 （，，） ×100%

【解析】

（1）利用洪特規(guī)則以及泡利原理、對角線原則進行分析；

（2）利用價層電子對數(shù)等于雜化軌道數(shù)進行分析；

（3）利用第一電離能的規(guī)律進行分析；

（4）利用不同晶體熔沸點比較進行分析；

（5）根據(jù)晶胞的結(jié)構(gòu)進行分析；

（1）鐵元素為過渡元素，Fe3＋電子排布式為[Ar]3d5，按照洪特規(guī)則和泡利原理，Fe3＋的外圍電子排布圖為；利用對角線原則，短周期元素中，與Al的化學(xué)性質(zhì)最相似的元素符號是Be；

答案為；Be；

（2）根據(jù)題中信息，Al2Cl6為非極性分子，說明是對稱結(jié)構(gòu)，Al與Cl均滿足8電子穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，Al2Cl6結(jié)構(gòu)式為或；Al2Cl6分子中1個Al與4個Cl相連，Al原子采取sp3雜化；

答案為sp3雜化；或；

（3）同一周期元素從左到右第一電離能逐漸增大，但ⅡA>ⅢA，ⅤA>ⅥA，因此第一電離能大小順序是B<Be<C；

答案為B<Be<C；

（4）AlCl3的熔點為194℃，易升華，這是分子晶體的特點，即AlCl3為分子晶體，AlF3的熔點為1040℃，則AlF3為離子晶體，因此AlF3的熔點高于AlCl3；

答案為AlCl3為分子晶體，AlF3為離子晶體，因此AlF3的熔點高于AlCl3；

（5）根據(jù)晶胞結(jié)構(gòu)，立方氮化硼中氮原子與周圍的4個硼原子形成四面體結(jié)構(gòu)，即N的配位數(shù)為4；與N原子距離最近的B原子構(gòu)成四面體結(jié)構(gòu)；該晶胞為原子晶體，a球距離最近頂點B的距離體對角線的，因此a球的坐標為（，，），以a原子為中心形成的最小立方體是該晶胞的，結(jié)構(gòu)是屬于小正方體的B原子個數(shù)為，屬于小正方體的N原子個數(shù)為1，原子總體積，小正方體的體積是晶胞體積的，即小正方體的體積為r3，則空間利用率為×100%；最近B、N原子之間的距離應(yīng)是體對角線的，即體對角線的距離為4a，根據(jù)勾股定理，得出晶胞的邊長為nm，晶胞的體積為（）3cm3，每個晶胞中有4個B原子和4個N原子，晶胞的質(zhì)量為，根據(jù)密度的定義有：b=，得出NA=mol－1；

答案為4：四面體；（，，）；×100%；。