Question

尖晶石是世界上最迷人的宝石之一，主要是镁铝氧化物组成的矿物，还常含有铁、锌、锰、铬、钴等元素。回答下列问题：

（1）基态锰原子价层电子排布式为__________，Co³⁺的未成对电子数为_________。

（2）一种铝试剂的结构如图，该物质中碳的杂化类型为___________，氮与其成键的3个原子共同构成的空间构型为_______，氮与铝形成的是_____键（填编号。）

a离子b配位c.σd.π

（3）基态原子第一电离能：镁_____铝（填“大于”“小于”或“等于”)原因是_______。

（4）一种由Mg、Cr、O元素组成的尖晶石晶胞分别由4个A与4个B交替无隙并置而成（见图甲），晶胞结构如图乙所示，该尖晶石的化学式为_____________；图乙中，若E点镁原子的分数坐标为(，，0)，则F点镁原子的分数坐标为_______________。

Answer

3d54s2 4 sp2 平面三角形 bc 大于 镁原子电子排布为全（充）满的稳定结构；或镁原子为 3s2 全充满结构，难失电子；或铝失去 1 个电子为 3s2的全充满稳定结构，镁原子失去 1 个电子为3s1不稳定结构；（任意一种答法） MgCr2O4（Cr2MgO4也可） （，,）

【解析】

⑴基态锰是25号元素，其基态原子电子排布式为[Ar]3d54s2， Co是27号元素，其基态原子电子排布式为[Ar]3d74s2，Co3+电子排布式为[Ar]3d6。

⑵该物质中碳价层电子对数为3对，氮与其成键的3个原子，其价层电子对数为3，分析结构氮未与铝形成键时含有1对孤对电子，与铝形成时则氮提供孤对电子。

⑶镁原子为3s2，全充满结构，难失电子，铝原子3s23p1，易失去1个电子变为3s2的全充满稳定结构。

⑷先计算每个A中Mg、O个数，再计算B中O、Mg、Cr个数，再得出整个晶胞中有Mg、O、Cr个数，再得化学式，F点镁原子在左前上方的小的立方体中心。

⑴基态锰是25号元素，其基态原子电子排布式为[Ar]3d54s2，价层电子排布式为3d54s2，Co是27号元素，其基态原子电子排布式为[Ar]3d74s2，Co3+电子排布式为[Ar]3d6，未成对电子数为4；故答案为：3d54s2；4。

⑵如图结构，该物质中碳价层电子对数为3对，其杂化类型为sp2，氮与其成键的3个原子，其价层电子对数为3，因此氮与其成键的3个原子共同构成的空间构型为平面三角形，分析结构氮未与铝形成键时含有1对孤对电子，与铝形成时则氮提供孤对电子，因此形成的是配位键和σ键；故答案为：sp2；平面三角形；bc。

⑶镁原子为3s2，全充满结构，难失电子，铝原子3s23p1，易失去1个电子变为3s2的全充满稳定结构，因此基态原子第一电离能：镁大于铝；故答案为：大于；镁原子电子排布为全(充)满的稳定结构；或镁原子为3s2全充满结构，难失电子；或铝失去1个电子为3s2的全充满稳定结构，镁原子失去1个电子为3s1不稳定结构(任意一种答法)。

⑷A中Mg为1.5个，O为4个，B中O为4个，Mg为0.5个，Cr为4个，晶胞结构如图乙所示，因此整个晶胞中有Mg为16个，O为32个，Cr为16个，因此该尖晶石的化学式为MgCr2O4；图乙中，若E点镁原子的分数坐标为(，，0)，则F点镁原子在左前上方的小的立方体中心，其分数坐标为(，，)；故答案为：MgCr2O4；(，，)。