Question

【化学—选修3：物质结构与性质】

绿柱石被国际珠宝界公认为四大名贵宝石之一。主要成分为Be₃Al₂[Si₆O₁₈]，因含适量的Cr₂O₃（0.15～0.6%），而形成祖母绿。试回答下列问题：

（1）基态Al原子中，电子填充的最高能级是_______，基态Cr原子的价电子排布式是_____。

（2）用“＞”或“＜”填空：

第一电离能	键能	沸点	离子半径
Be_____B	C—C_____Si—Si	H2S_____H2O	Al^3+_____O^2-

（3）BeCl₂分子的空间构型是______，它的二聚体Be₂Cl₄结构如右图所示，其中Be原子的杂化方式是_____。

（4）强还原剂LiAlH₄能将SiCl₄还原成SiH₄，试写出SiH₄在空气中自燃的化学方程式______。

（5）Be的氧化物的立方晶胞结构如右图所示，已知氧化铍晶体的密度为ρg·cm^-3，则晶胞连长为___cm(设N_A为阿伏加德罗常数的值，用含N_A、ρ的代数式表示)。

Answer

（1）3p 3d54s1

（2）＞ ＞ ＜ ＜

（3）直线型 sp3

（4）SiH4+2O2=SiO2+2H2O

（5）

【解析】

试题分析：（1）基态铝原子的电子排布为1s22s22p63s23p1，最高能级为3p。基态铬的价电子排布为3d54s1（2）铍原子的电子排布为1s22s2，铍硼的电子排布为1s22s22p1，铍是全满结构，第一电离能大于铍。碳原子半径比硅原子半径小，键长短，键能大。水分子间有氢键，所以水的沸点比硫化氢的高。铝离子与氧离子都有10个电子，核电荷数越大，半径越小。所以铝离子半径小于氧离子半径。（3）氯化铍中铍是sp1杂化，两个键夹角为180度，为直线型；二聚题中铍的杂化轨道类型由单体的sp杂化变为sp3杂化，铍原子提供轨道，氯原子有孤对电子对，。（4）四氢氧化硅在空气中与氧气反应生成二氧化硅和水方程式为：SiH4+2O2=SiO2+2H2O。（5）。

考点：电子排布，电离能比较，半径比较，杂化轨道类型，晶胞计算

【名师点睛】杂化类型的确定：价电子对数计算法

对于ABm型分子(A为中心原子，B为配位原子)，分子的价电子对数可以通过下列计算确定：n=1/2（中心原子的价电子数-每个配位原子予中心原子提供的价电子数×m），配位原子中卤素原子、氢原子提供1个价电子，氧原子和硫原子按提供2个价电子计算；若为离子，须将离子电荷计算在内：n=1/2（中心原子的价电子数-每个配位原子提供的价电子数×m±离子电荷数），阳离子取“－”，阴离子取“+”。根据价电子对数可以有以下结论：

分子

BeCl2

BF3

SiCl4

价电子对数

2

3

4

几何构型

直线型

平面三角形

正四面体

中心原子杂化类型

sp

sp2

sp3

一般来讲，计算出的n值即为杂化轨道数，能直接对映中心原子的杂化类型。如：SO42－的n=4，中心原子S原子为sp3杂化；NO3－的n=3，中心原子N原子为sp2杂化；ClO3－、ClO4－的n均为4，Cl原子均为sp3杂化（但离子空间构型不同，从价层电子对互斥模型看，前者为三角锥形，后者为正四面体型）。

这种方法不适用于结构模糊或复杂的分子、离子，如NO2+、H2B=NH2等的中心原子杂化类型学生就很难用该法进行判断，但可以从其它途径确定。