Question

镁、铝、硅、银、铁的单质及其化合物在建筑业、飞机制造业、电子工业和石油化工等方面应用广泛。回答下列问题：

(1)Fe³⁺价层电子的轨道表达式(电子排布图)为__。

(2)晶体硅属于______晶体。硅能形成多种化合物(如SiH₄、Si₂H₄等)，SiH₄的分子的立体构型为____；Si₂H₄分子中含有的σ键和π键的数目之比为____。

有机物种类繁多的原因其中之一就是因为碳原子之间既可以形成单键又可以形成双键和三键，Si和Ge与C是同主族价电子数相同，但是Si和Ge就难形成双键或三键，原因是________

(3)Mg、Al、Si的第一电离能由大到小顺序：______________

(4)Ca和Fe属于同一周期，且核外最外层电子构型相同，但金属Ca的熔点、沸点等都比金属Fe低，原因是______。

(5)Ag晶体的堆积方式为面心立方最密堆积(如图所示)，晶胞中Ag原子的配位数为______；设Ag原子半径为rcm，阿伏加德罗常数的值用N_A表示，则Ag晶体的密度为______g·cm^-3(写出表达式)。

Answer

原子 正四面体形 5:1 Si、Ge原子半径大，原子间形成σ键长，P-P轨道几乎不能重叠，难以形成稳定的π键，所以不易形成双键或三键 Si＞Mg＞Al Ca的原子半径较大，且价电子较少，金属键较弱 12

【解析】

根据Fe核电荷数为26，核外26个电子，Fe3+则失去最外层4s上2个电子和3d轨道上一个电子，写出价电子的轨道表达式；根据Si晶体的结构推出晶体类型，由VSEPR理论确定SiH4的空间构型，由C2H4结构类推Si2H4中σ键、π键，由Si、Ge原子半径大，原子间形成σ键长，P-P轨道不能重叠，说明难形成双键或叁键；根据第一电离能递变规律，判断电离能的大小；根据Ca的原子半径比Fe大，形成金属键弱来解释；根据晶体的结构，进行晶胞的相关计算。

（1）Fe元素为26号元素，原子核外有26个电子，所以核外电子排布式为：1s22s22p63s23p63d64s2或[Ar]3d64s2，Fe3+的价层电子为其3d能级上5个电子，Fe3+的价层电子的电子排布图为：；答案为：。

（2）晶体硅是Si原子间通过共价键形成的网状立体结构，属于原子晶体，SiH4的中心原子的价层电子对数=4+(4−1×4)=4，没有孤电子对，故中心原子的杂化轨道类型为sp3杂化，其分子的立体构型为正四面体，键角109°28'，Si2H4分子与乙烯一致，Si原子成2个Si-H键、1个Si=Si键，单键是σ键，双键中含有1个σ键、1个π键，故分子中含有5个σ键、1个π键，1molSi2H4分子中含有σ键与π键的数目之比为5：1，因为Si、Ge原子半径大，原子间形成σ键长，P-P轨道几乎不能重叠，难以形成稳定的π键，所以不易形成双键或三键，答案为原子，正四面体，5：1，因为Si、Ge原子半径大，原子间形成σ键长，P-P轨道几乎不能重叠，难以形成稳定的π键，所以不易形成双键或三键。

（3）同一周期元素，元素第一电离能随着原子序数增大而呈增大趋势，但第IIA族、第VA族元素第一电离能大于其相邻元素，Mg、Al、Si为同一周期元素，镁为IIA族元素，所以元素第一电离能：Si＞Mg＞Al；答案为Si＞Mg＞Al。

（4）与Fe相比Ca的原子半径较大，且价电子较少，金属键较弱，则金属Ca的熔点、沸点等都比金属Fe低；答案为金属Ca的原子半径较大，且价电子较少，金属键较弱。

（5）由晶胞图可知，Ag为面心立方最密堆积，以顶点Ag原子研究，其配原子位于晶胞面心，每个顶点为8个晶胞共用，每个面心为2个晶胞共用，故其配原子数目为=12，处于面对角线上的原子相邻，Ag原子半径为r cm，则晶胞棱长为2rcm，晶胞中Ag原子数目=8×+6×=4，晶胞质量=4×g，晶体密度=(4×g）÷(2rcm)3= g•cm-3；答案为：12，。