Question

铝广泛应用于航空、建筑、汽车等行业，目前工业上采用电解氧化铝和冰晶石混合物的方法制取铝。回答下列问题：

（1）某同学写出了铝原子的4种不同状态的电子排布图：

A．

B．

C．

D．

其中能量最低的是____(填字母)，电子由状态C到状态B所得原子光谱为____光谱(填“发射”或“吸收”) ，状态D是铝的某种激发态，但该电子排布图有错误，主要是不符合_____。

（2）熔融态氯化铝可挥发出二聚分子Al₂Cl₆，其结构如图所示。

①a键的键能_____b键的键能(填“>”“<”或“=”)，其理由是_______。

②Al₂Cl₆中铝原子的杂化方式为___；AlCl₃的空间结构为______。

（3）冰晶石属于离子化合物，由Na⁺和AlF₆³⁻组成，在冰晶石的晶胞中，AlF₆³⁻占据的位置相当于氯化钠晶胞中Cl⁻的位置。

①冰晶石的化学式为_____，一个冰晶石晶胞中Na⁺的个数为_____。

②已知冰晶石的密度为2.95 g/cm³，则冰晶石晶胞的边长a=____pm(列出算式即可，阿伏加德罗常数值为6.02×10²³)。

Answer

A 发射 洪特规则 < 共价键的键长越短，键能越大 sp3 平面三角形 Na3AIF6 12

【解析】

本题主要考查电子排布式特点、原子的杂化方式、分子空间构型的分析、以晶胞为单位的密度计算等知识点。

（1）根据能量最低原理，核外电子先占据能量低的原子轨道，原子轨道的能量由低到高的顺序为1s＜2s＜2p＜3s＜3p。根据电子排布的特点，只有A符合能量最低原理；电子由高能级向低能级转变时产生的光谱是发射光谱；洪特规则是指当电子排布在同一能级的不同轨道时，基态原子中的电子总是优先单独占据一个轨道，且自旋状态相同。状态D不符合这一规则。

（2）①因为共价键的键长越短，键能越大，b键的键长较大，所以a键的键能小于b键的键能；

②Al2Cl6中每个铝原子和四个氯原子形成4个共价键，采取sp3杂化；AlCl3中Al只形成三个共价键，中心原子Al是sp2杂化,三氯化铝的分子构型为平面三角形结构；

（3）①由化合价代数和为0可知，冰晶石的化学式为Na3AIF6；AlF63－占据的位置相当于氯化钠晶胞中Cl－的位置，因为一个NaCl晶胞中含有4个Cl-，故一个冰晶石的晶胞中含有4个AlF63－，故一个晶胞中含有12个Na＋；

②一个冰晶石的晶胞中含有4个Na3AIF6，Na3AIF6的分子量为210，由得pm。