Question

18．1915年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)授予Henry Bragg和Lawrence Bragg，以表彰他們用X射線對(duì)晶體結(jié)構(gòu)的分析所作的貢獻(xiàn)．
（1）科學(xué)家通過X射線探明，NaCl、KCl、MgO、CaO晶體結(jié)構(gòu)相似，其中三種晶體的晶格能數(shù)據(jù)如表：

晶體	NaCl	KCl	CaO
晶格能/（kJ•mol-1）	786	715	3401

四種晶體NaCl、KCl、MgO、CaO熔點(diǎn)由高到低的順序是MgO＞CaO＞NaCl＞KCl，Na、Mg、Al第一電離能I₁從小到大的排列順序是Na＜Al＜Mg．
（2）科學(xué)家通過X射線推測(cè)膽礬中既含有配位鍵，又含有氫鍵，其結(jié)構(gòu)示意圖可簡單表示如下，其中配位鍵和氫鍵均采用虛線表示．
①實(shí)驗(yàn)證明，用蒸汽密度法測(cè)得的H₂O的相對(duì)分子質(zhì)量比用化學(xué)式計(jì)算出來的相對(duì)分子質(zhì)量要大，其原因是水分子間有氫鍵發(fā)生締合作用．
②SO₄^2-中S原子的雜化類型是sp³，與其互為等電子體的分子有CCl₄（SiCl₄）等（任寫一種）
③Cu²⁺還能與NH₃、Cl^-等形成配位數(shù)為4的配合物，[Cu（NH₃）₄]²⁺中存在的化學(xué)鍵類型有AC（填序號(hào)）
A．配位鍵    B．離子鍵    C．極性共價(jià)鍵   D．非極性共價(jià)鍵
④寫出基態(tài)Cu原子的外圍電子排布式3d¹⁰4s¹；
金屬銅采用面心立方堆積方式，已知Cu原子的半徑為r pm，相對(duì)原子質(zhì)量為M，N_A表示阿伏加德羅常數(shù)，則金屬銅的密度是$\frac{4M}{{{N_A}{{（2\sqrt{2}r×{{10}^{-10}}）}^3}}}$g/cm³（列出計(jì)算式）．

Answer 1

分析 （1）離子晶體熔沸點(diǎn)與晶格能成正比，晶格能與離子半徑成反比，與電荷成正比；同一周期元素，其第一電離能隨著原子序數(shù)增大而呈增大趨勢(shì)，但第IIA族、第VA族元素第一電離能大于其相鄰元素；
（2）①水因?yàn)樗�分子間存在氫鍵，氫鍵會(huì)使水分子成為締合水分子，使得體積變��；
②根據(jù)價(jià)層電子對(duì)互斥理論確定硫酸根離子中S原子雜化方式；原子個(gè)數(shù)相等、價(jià)電子數(shù)相等的微�；�為等電子體； 
③不同非金屬元素之間易形成極性鍵，含有孤電子對(duì)和含有空軌道的原子之間易形成配位鍵；
④Cu是29號(hào)元素，其原子核外有29個(gè)電子，3d、4s能級(jí)電子為其外圍電子；
該晶胞中Cu原子個(gè)數(shù)=8×$\frac{1}{8}$+6×$\frac{1}{2}$=4，晶胞體積=（2$\sqrt{2}$r）³cm³，根據(jù)ρ=$\frac{m}{V}$計(jì)算密度．

解答 解：（1）離子半徑Mg²⁺＜Na⁺＜O^2-＜Ca²⁺＜Cl^-；離子電荷數(shù)Na⁺=Cl^-＜O^2-=Mg²⁺=Ca²⁺，離子晶體的離子半徑越小，帶電荷數(shù)越多，晶格能越大，則晶體的熔沸點(diǎn)越高，則有NaCl、KCl、MgO、CaO熔點(diǎn)由高到低的順序是MgO＞CaO＞NaCl＞KCl，
同周期從左到右第一電離能增大，但是第IIA與IIIA族、第VA與VIA族反常，則第一電離能I從小到大的排列順序是Na、Al、Mg；
故答案為：MgO＞CaO＞NaCl＞KCl；Na＜Al＜Mg；
（2）①因?yàn)樗�分子間存在氫鍵，氫鍵會(huì)使水分子成為締合水分子，使得體積變小，所以用蒸汽密度法測(cè)得的H₂O的相對(duì)分子質(zhì)量比理論計(jì)算出來的相對(duì)分質(zhì)量較大，
故答案為：水分子間有氫鍵發(fā)生締合作用；
②硫酸根離子中S原子價(jià)層電子對(duì)個(gè)數(shù)是4且不含孤電子對(duì)，S原子雜化方式為sp³，與硫酸根離子互為等電子體的微粒有CCl₄（SiCl₄）等，
故答案為：sp³；CCl₄（SiCl₄）等；
③該配合物中N-H原子之間存在極性鍵、Cu-N原子之間存在配位鍵，故選AC；
④Cu是29號(hào)元素，其原子核外有29個(gè)電子，3d、4s能級(jí)電子為其外圍電子，外圍電子排布式為3d¹⁰4s¹；
該晶胞中Cu原子個(gè)數(shù)=8×$\frac{1}{8}$+6×$\frac{1}{2}$=4，晶胞體積=（2$\sqrt{2}$r×10^-10）³cm³，ρ=$\frac{m}{V}$=$\frac{\frac{M}{{N}_{A}}×4}{V}$=$\frac{\frac{M}{{N}_{A}}×4}{（2\sqrt{2}r×1{0}^{-10}）^{3}}$g/cm³=$\frac{4M}{{{N_A}{{（2\sqrt{2}r×{{10}^{-10}}）}^3}}}$g/cm³，
故答案為：3d¹⁰4s¹；$\frac{4M}{{{N_A}{{（2\sqrt{2}r×{{10}^{-10}}）}^3}}}$．

點(diǎn)評(píng) 本題考查物質(zhì)結(jié)構(gòu)和性質(zhì)，為高頻考點(diǎn)，涉及晶胞計(jì)算、原子雜化方式判斷、晶格能等知識(shí)點(diǎn)，側(cè)重考查學(xué)生分析判斷計(jì)算能力及空間想象能力，難點(diǎn)是晶胞計(jì)算，注意：面心立方晶胞中面上的三個(gè)原子在同一直線上，為易錯(cuò)點(diǎn)．