Question

【題目】據(jù)世界權(quán)威刊物《自然》最近報(bào)道，我國(guó)科學(xué)家選擇碲化鋯(ZrTe2)和砷化鎘(Cd3As2)為材料驗(yàn)證了三維量子霍爾效應(yīng)，并發(fā)現(xiàn)了金屬-絕緣體的轉(zhuǎn)換。回答下列問(wèn)題：

（1）鋅和鎘位于同副族，而鋅與銅相鄰。現(xiàn)有 4 種銅、鋅元素的相應(yīng)狀態(tài)，①鋅：[Ar]3d104s2、②鋅：[Ar]3d104s1、③銅：[Ar]3d104s1、④銅：[Ar]3d10。失去1個(gè)電子需要的能量由大到小排序是______（填字母）。

A.④②①③ B.④②③① C.①②④③ D.①④③②

（2）硫和碲位于同主族，H2S的分解溫度高于H2Te，其主要原因是_______。在硫的化合物中，H2S、CS2都是三原子分子，但它們的鍵角(立體構(gòu)型)差別很大，用價(jià)層電子對(duì)互斥理論解釋?zhuān)?/span>_________；用雜化軌道理論解釋?zhuān)?/span>_________。

（3）Cd2+與NH3等配體形成配離子。[Cd(NH3)4]2+中2個(gè)NH3被2個(gè)Cl－替代只得到1種結(jié)構(gòu)，它的立體構(gòu)型是___________。1 mol [Cd(NH3)4]2+含___________mol σ鍵。

（4）砷與鹵素形成多種鹵化物。AsCl3、AsF3、AsBr3的熔點(diǎn)由高到低的排序?yàn)?/span>__________。

（5）鋯晶胞如圖所示，1個(gè)晶胞含_______個(gè)Zr原子；這種堆積方式稱(chēng)為__________。

（6）鎘晶胞如圖所示。已知：NA是阿伏加德羅常數(shù)的值，晶體密度為 d g·cm－3。在該晶胞中兩個(gè)鎘原子最近核間距為______nm（用含NA、d的代數(shù)式表示），鎘晶胞中原子空間利用率為________（用含π的代數(shù)式表示）。

Answer 1

【答案】A S原子半徑小于Te，H－S鍵的鍵能較大 H2S分子中S原子價(jià)層有2個(gè)孤電子對(duì)，孤電子對(duì)對(duì)成鍵電子對(duì)排斥力大于成鍵電子對(duì)之間排斥力，所以鍵角較小；CS2分子中C原子價(jià)層沒(méi)有孤電子對(duì)，成鍵電子對(duì)之間排斥力相同且較小 H2S中S采用sp3雜化，CS2中C采用sp雜化 正四面體 16 AsBr3＞AsCl3＞AsF3 6 六方最密堆積

【解析】

（1）電離能大小與原子的外圍電子構(gòu)型有關(guān)，具有穩(wěn)定構(gòu)型的元素，電離能較大。而同一元素電離能滿(mǎn)足：I1＜I2＜I3＜I4。鋅原子的第一電離能大于銅原子第一電離能，有①＞③；銅的第二電離能大于鋅的第二電離能，有④＞②。鋅的第二電離能大于第一電離能，②＞①。故選A。答案為：A；

（2）從原子半徑、鍵能角度分析氣態(tài)氫化物的熱穩(wěn)定性。原子半徑：r(S)＜r(Te)，鍵能：H－S＞H－Te，所以H2S較穩(wěn)定。H2S分子中S原子價(jià)層有2個(gè)孤電子對(duì)，孤電子對(duì)對(duì)成鍵電子對(duì)排斥力大于成鍵電子對(duì)之間排斥力，所以鍵角較��；CS2分子中C原子價(jià)層沒(méi)有孤電子對(duì)，成鍵電子對(duì)之間排斥力相同，呈直線(xiàn)形最穩(wěn)定，鍵角較大。從雜化軌道角度解釋?zhuān)?/span>H2S中S采用sp3雜化，CS2中C采用sp雜化。答案為：S原子半徑小于Te，H–S鍵的鍵能較大；H2S分子中S原子價(jià)層有2個(gè)孤電子對(duì)，孤電子對(duì)對(duì)成鍵電子對(duì)排斥力大于成鍵電子對(duì)之間排斥力，所以鍵角較��；CS2分子中C原子價(jià)層沒(méi)有孤電子對(duì)，成鍵電子對(duì)之間排斥力相同且較��；H2S中S采用sp3雜化，CS2中C采用sp雜化；

（3）[Cd(NH3)4]2+中2個(gè)NH3被2個(gè)Cl替代只得到1種結(jié)構(gòu)，說(shuō)明Cd2+采用sp3雜化，呈正四面體結(jié)構(gòu)。配位鍵也是σ鍵。1 mol [Cd(NH3)4]2+含16 mol σ鍵。答案為：正四面體；16；

（4）它們都是分子晶體，相對(duì)分子質(zhì)量越大，范德華力越大，熔點(diǎn)越高。故熔點(diǎn)排序?yàn)?/span>AsBr3＞AsCl3＞AsF3。答案為：AsBr3＞AsCl3＞AsF3；

（5）在六棱柱中，12個(gè)原子位于頂點(diǎn)、2個(gè)原子位于面心，3個(gè)原子位于體內(nèi)。1個(gè)六棱柱含6個(gè)原子。這種堆積方式叫六方最密堆積。答案為：6；六方最密堆積；

（6）圖2為體心立方堆積，3個(gè)鎘原子位于體對(duì)角線(xiàn)且相切，1個(gè)晶胞含2個(gè)鎘原子。設(shè)晶胞參數(shù)為a，d=，a= nm。設(shè)兩鎘原子最近核間距為x，(2x)2=3a2，x= nm。設(shè)鎘原子半徑為r，則r= nm，φ==。答案為：；。