Question

10．主族元素碳、氧、氮、氟、磷、硒及副族元素鎳、銅元素在化學(xué)中有很重要的地位，回答下列問題：
（1）在基態(tài)¹⁴C原子中，核外存在2對自旋相反的電子，基態(tài)氮原子的價層電子排布圖為．
（2）將F₂通入稀NaOH溶液中可生成OF₂，OF₂分子構(gòu)型為V形，其中氧原子的雜化方式為：sp³．
（3）過渡金屬配合物Ni（CO）_n的中心原子價電子數(shù)與配體提供電子總數(shù)之和為18，則n=5．CO與N₂結(jié)構(gòu)相似，CO分子內(nèi)σ鍵與π鍵個數(shù)之比為1：2．
（4）CuSO₄溶液能用作P₄中毒的解毒劑，反應(yīng)可生成P的最高價含氧酸和銅，該反應(yīng)的化學(xué)方程式是P₄+10CuSO₄+16H₂O=10Cu+4H₃PO₄+10H₂SO₄．
（5）H₂SeO₃的K₁和K₂分別為2.7×10^-3和2.5×10^-8，H₂SeO₄第一步幾乎完全電離，K₂為1.2×10^-2，請根據(jù)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)的關(guān)系解釋H₂SeO₄比H₂SeO₃酸性強的原因： H₂SeO₃中的Se為+4價，而H₂SeO₄中的Se為+6價，正電性更高，導(dǎo)致Se-O-H中O的電子更向Se偏移，越易電離出H⁺．
（6）已知Cu₂O為半導(dǎo)體材料，在其立方晶胞內(nèi)部有4個氧原子，其余氧原子位于面心和頂點，則該晶胞中有16個銅原子．
（7）用晶體的X射線衍射法對Cu的測定得到以下結(jié)果：Cu的晶胞為面心立方最密堆積（如圖），已知該晶體的密度為9.00g•cm^-3，Cu的原子半徑為$\frac{\sqrt{2}}{4}×\root{3}{\frac{4×64}{9.00{×N}_{A}}}$cm（阿伏加德羅常數(shù)為N_A，只要求列式表示）．

Answer 1

分析 （1）基態(tài)¹⁴C原子核外電子排布為1s²2s²2p²，同一軌道內(nèi)最多有2個自旋相反的電子，可結(jié)合洪特規(guī)則和泡利不相容原理判斷；N基態(tài)原子的價電子排布式2s²2p³，由此書寫其價電子排布圖；
（2）根據(jù)價層電子對互斥理論分析，先計算價層電子對數(shù)，再判斷中心原子的雜化類型，及分子構(gòu)型；
（3）利用Fe的價電子數(shù)和CO提供電子對數(shù)計算得出；根據(jù)CO的結(jié)構(gòu)判斷；
（4）CuSO₄溶液能用作P₄中毒的解毒劑，反應(yīng)生成磷酸和銅；
（5）H₂SeO₃的分子結(jié)構(gòu)為，Se為+4價，而H₂SeO₄的分子結(jié)構(gòu)為，Se為+6價，后者Se原子吸電子能力強；
（6）根據(jù)O數(shù)目和Cu₂O中Cu和O的比例計算晶胞中Cu原子的數(shù)目；
（7）設(shè)銅原子半徑為rcm，則晶胞的棱長2$\sqrt{2}$rcm，其體積為（2$\sqrt{2}$r）³；晶胞的質(zhì)量=體積×密度；
銅的晶胞為面心立方最密堆積，一個晶胞能分?jǐn)偟?個Cu原子，故銅的摩爾質(zhì)量=$\frac{1}{4}$×晶胞質(zhì)量×N_A，據(jù)此計算Cu原子的半徑；

解答 解：（1）基態(tài)¹⁴C原子核外電子排布為1s²2s²2p²，核外存在2對自旋相反的電子，基態(tài)N原子的價電子排布圖為，
故答案為：2；；
（2）OF₂分子中O原子的價層電子對數(shù)=2+$\frac{1}{2}$（6-2×1）=4，則O原子的雜化類型為sp³雜化，含有2個孤電子對，所以分子的空間構(gòu)型為V形；
故答案為：V形；sp³；
（3）中心原子是鐵原子，其價電子數(shù)是8，每個配體提供的電子數(shù)是2，8+2n=18，n=5；CO與N₂互為等電子體，所以含有一條σ鍵和兩條π鍵，比值為1：2，
故答案為：5；1：2；
（4）CuSO₄溶液能用作P₄中毒的解毒劑，反應(yīng)生成磷酸和銅，該反應(yīng)的化學(xué)方程式是：P₄+10CuSO₄+16H₂O=10Cu+4H₃PO₄+10H₂SO₄，
故答案為：P₄+10CuSO₄+16H₂O=10Cu+4H₃PO₄+10H₂SO₄；
（5）H₂SeO₃的分子結(jié)構(gòu)為，Se為+4價，而H₂SeO₄的分子結(jié)構(gòu)為，Se為+6價，后者Se原子吸電子能力強，導(dǎo)致Se-O-H中的O原子更向Se偏移，則羥基上氫原子更容易電離出H⁺，
故答案為：H₂SeO₃中的Se為+4價，而H₂SeO₄中的Se為+6價，正電性更高，導(dǎo)致Se-O-H中O的電子更向Se偏移，越易電離出H⁺；
（6）該晶胞中O原子數(shù)為4×1+6×$\frac{1}{2}$+8×$\frac{1}{8}$=8，由Cu₂O中Cu和O的比例可知該晶胞中銅原子數(shù)為O原子數(shù)的2倍，即為16個，
故答案為：16；
（7）設(shè)銅原子半徑為rcm，則晶胞的棱長2$\sqrt{2}$rcm，其體積為（2$\sqrt{2}$r）³；銅的晶胞為面心立方最密堆積，一個晶胞能分?jǐn)偟?個Cu原子，則晶胞的質(zhì)量為$\frac{4×64}{{N}_{A}}$g，晶胞的質(zhì)量=體積×密度；（2$\sqrt{2}$r）³=$\frac{\frac{4×64}{{N}_{A}}}{9.0}$，Cu原子的半徑r=$\frac{\sqrt{2}}{4}×\root{3}{\frac{4×64}{9.00{×N}_{A}}}$cm，故答案為：$\frac{\sqrt{2}}{4}×\root{3}{\frac{4×64}{9.00{×N}_{A}}}$．

點評 本題綜合考查物質(zhì)的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)知識，涉及電子排布圖、雜化軌道、等電子體的判斷及晶胞的計算等，側(cè)重于考查學(xué)生的分析能力和對基礎(chǔ)知識的綜合應(yīng)用能力，題目難度中等，注意把握含氧酸酸性強弱的判斷方法．