Question

铝及其化合物在生产、生中用途广泛。回答下列问题：

（1）在一定条件下，金属Al和Cu可以形成金属互化物Cu₉Al₄，基态Al原子核外电子有_____种不同的运动状态。基态Cu原子的核外电子排布式为______________。

（2）Na、Mg、Al三种元素中，第一电离能最大的是_______，原因是_____________。

（3）Al³⁺与Cl^-易形成配位离子[AlCl₄]^-，其中Al与Cl之间形成的化学键类型为______（填“离子键”“极性键”或“非极性键”），Al原子的配位数为______，Al原子的杂化方式为_______，[AlCl₄]^-的空间构型为_____，试写出一种[AlCl₄]^-互为等电子体的微粒符号：____________。

（4）AlN的晶体结构与金刚石相似，晶胞结构如图所示。晶胞中含有_____个铝原子，若Al与N原子最近距离为apm，则该晶体的密度为______g/cm³。（阿伏加德罗常数用N_A表示）

Answer

13 ls22s22p63S23p63d104sI或[ Ar]3 d104s1 Mg或镁 同周期元素第一电离能从左到右具有逐渐增大的趋势，但Mg原子核外最外层3s2为全满状态，较难失去电子 极性键 4 sp3 正四面体 SO42-、PO43-、ClO4-、BrO4-、CCl4、CF4、SiCl4、SiF4、SiO44-（任写一种即可） 4

【解析】(1)原子核外电子的运动状态各不相同，核外电子数与运动状态数相同，基态Al原子核电荷数为13，核外电子有13种不同的运动状态；基态铜原子核电荷为29，3d轨道全充满，电子排布式为ls22s22p63S23p63d104sI或[ Ar]3 d104s1；

（2）Na、Mg、Al三种元素同周期，第一电离能从左到右具有逐渐增大的趋势，但Mg原子核外的3s轨道全充满，结构较稳定第一电离能最大；

（3）配位离子中的配位键属于一种特殊的共价键，其中Al与Cl的电负性不同，故二者形成的共价键为极性键；[AlCl4]-价层电子对数=δ键个数+孤电子对数=4+（3+1-4×1）=4，无孤电子对，所以Al原子的配位数为4，杂化轨道形式为sp3，其空间构型为正四面体，根据等电子体的含义，SO42-、PO43-、ClO4-、BrO4-、CCl4、CF4、SiCl4、SiF4、SiO44-等均与[AlCl4]-互为等电子体；

（4）AlN的晶胞中N原子数目为4，Al原子数目为8×+6×=4，顶点白色球与相邻黑色距离为晶胞体对角线的，则晶胞体对角线长为4apm，晶胞棱长为pm，晶胞的体积为（pm）3，1mol晶胞的质量为4×41g，其密度为g/cm3。