Question

下表是元素周期表的一部分．表中所列的字母分別代表一種化學(xué)元素．

a

b

c

d

e

f

g

試回答下列問題（凡涉及的物質(zhì)均用化學(xué)式表示）：
（1）a的氫化物的分子構(gòu)型為

三角錐形

，中心原子的雜化形式為

sp³

；d在空氣中燃燒產(chǎn)物的分子構(gòu)型為

V形

，中心原子的雜化形式為

sp²

，該分子是

極性

（填“極性”或“非極性”）分子．
（2）b、d、e三種元素的氫化物中的沸點最高的是

HF

，原因是：

HF分子間形成氫鍵，HCl、H₂S分子間沒有氫鍵

．
（3）將g的無水硫酸鹽溶解于水中，溶液呈藍(lán)色，是因為生成了一種呈藍(lán)色的配合離子．此配合離子空間構(gòu)型為

平面正方形

，請寫出生成此配合離子的離子方程式：

Cu²⁺+4H₂O=[Cu（H₂O）₄]²⁺

．
（4）f（NH₃）₅BrSO₄可形成兩種配合物，已知f³⁺的配位數(shù)是6，為確定f的配合物的結(jié)構(gòu)，現(xiàn)對兩種配合物進(jìn)行如下實驗：在第一種配合物的溶液中加BaCl₂ 溶液時，產(chǎn)生白色沉淀，在第二種配合物溶液中加入BaCl₂溶液時，則無明顯現(xiàn)象，第二種配合物的化學(xué)式為

[Co（NH₃）₅SO₄]Br

，該配合物的配體是

NH₃

、

SO₄^2-

；
（5）c單質(zhì)晶體中原子的堆積方式如圖甲所示，其晶胞特征如圖乙所示，原子之間相互位置關(guān)系的平面圖如圖丙所示．
c單質(zhì)晶體中原子的配位數(shù)為

12

．若已知c的原子半徑為r，N_A代表阿伏加德羅常數(shù)，c的相對原子質(zhì)量為M．該晶體的密度為

M

4 2 r3NA

（用字母表示）．

Answer 1

分析：由元素在周期表中的位置可知，a為N、b為F、c為Al、d為S、e為Cl、f為Co、g為Cu，
（1）NH₃分子是三角錐形，中心原子N原子成3個N-Hσ鍵、含有1對孤對電子，雜化軌道數(shù)為4，據(jù)此判斷雜化方式；
S在空氣中燃燒產(chǎn)物生成SO₂，對于ABn型分子，中心原子A原子的最外層電子全部成鍵，空間結(jié)構(gòu)為平面正三角形，中心原子A原子的最外層電子未全部成鍵，空間結(jié)構(gòu)為V形；
計算S原子的價層電子對，據(jù)此判斷雜化方式；
對于ABn型分子，A原子的最外層電子全部成鍵，該分子是非極性分子，據(jù)此判斷SO₂分子極性；
（2）HF分子間形成氫鍵，HCl、H₂S分子間沒有氫鍵，HF沸點最高；
（3）硫酸銅溶于水，銅離子與水生成了呈藍(lán)色的配合離子[Cu（H₂O）₄]²⁺，該絡(luò)合離子為平面正方形；
（4）Co（NH₃）₅BrSO₄可形成兩種配合物，Co³⁺的配位數(shù)是6，在第一種配合物的溶液中加BaCl₂ 溶液時，產(chǎn)生白色沉淀，該物質(zhì)可以電離出SO₄^2-，故配體為NH₃、Br^-，該物質(zhì)結(jié)構(gòu)為[Co（NH₃）₅Br]SO₄，在第二種配合物溶液中加入BaCl₂溶液時，則無明顯現(xiàn)象，該物質(zhì)不能電離出SO₄^2-，故配體為NH₃、SO₄^2-，該物質(zhì)為[Co（NH₃）₅SO₄]Br；
（5）由圖可知，Al晶胞為面心立方堆積，配位數(shù)為12，由圖丙可知，正方形的對角線長度為4r，故立方體的棱長為

2

2

×4r=2

2

r，故晶胞體積為（2

2

r）³=16

2

r³，晶胞中Al原子數(shù)目為6×

1

2

+8×

1

8

=4，利用ρV=

4M

NA

計算．

解答：解：由元素在周期表中的位置可知，a為N、b為F、c為Al、d為S、e為Cl、f為Co、g為Cu，
（1）NH₃分子是三角錐形，中心原子N原子成3個N-Hσ鍵、含有1對孤對電子，雜化軌道數(shù)為4，N原子采取sp³雜化；
S在空氣中燃燒產(chǎn)物生成SO₂，SO₂分子中S元素化合價為+4，S原子最外層6個電子未全部成鍵，故SO₂分子空間結(jié)構(gòu)為V形，S原子的價層電子對2+

6-2×2

2

=3，故為S原子采取sp²雜化，SO₂分子中S元素化合價為+4，S原子最外層6個電子未全部成鍵，SO₂為極性分子，
故答案為：三角錐形；sp³；V形；sp²；極性；
（2）HF分子間形成氫鍵，HCl、H₂S分子間沒有氫鍵，所以HF沸點最高，故答案為：HF；HF分子間形成氫鍵，HCl、H₂S分子間沒有氫鍵；
（3）硫酸銅溶于水，銅離子與水生成了呈藍(lán)色的配合離子[Cu（H₂O）₄]²⁺，離子方程式為Cu²⁺+4H₂O=[Cu（H₂O）₄]²⁺，該絡(luò)合離子為平面正方形，
故答案為：平面正方形；Cu²⁺+4H₂O=[Cu（H₂O）₄]²⁺；
（4）Co（NH₃）₅BrSO₄可形成兩種配合物，Co³⁺的配位數(shù)是6，在第一種配合物的溶液中加BaCl₂ 溶液時，產(chǎn)生白色沉淀，該物質(zhì)可以電離出SO₄^2-，故配體為NH₃、Br^-，該物質(zhì)結(jié)構(gòu)為[Co（NH₃）₅Br]SO₄，在第二種配合物溶液中加入BaCl₂溶液時，則無明顯現(xiàn)象，該物質(zhì)不能電離出SO₄^2-，故配體為NH₃、SO₄^2-，該物質(zhì)為[Co（NH₃）₅SO₄]Br，
故答案為：[Co（NH₃）₅SO₄]Br；NH₃、SO₄^2-；
（5）由圖可知，Al晶胞為面心立方堆積，以頂點的原子分析，位于面心的原子與之相鄰，1個頂點原子處在12個面上，故配位數(shù)為12；
由圖丙可知，正方形的對角線長度為4r，故立方體的棱長為

2

2

×4r=2

2

r，故晶胞體積為（2

2

r）³=16

2

r³，晶胞中Al原子數(shù)目為6×

1

2

+8×

1

8

=4，由ρV=

4M

NA

可知，ρ=

4M

16 2 r3×NA

=

M

4 2 r3NA

，
故答案為：12；

M

4 2 r3NA

．

點評：本題考查元素周期表的結(jié)構(gòu)、元素周期律、分子結(jié)構(gòu)與性質(zhì)、晶胞計算等，綜合性較大，難度中等，是對知識的綜合運(yùn)用，（4）中注意配體形成配離子，不能電離出，（5）中注意根據(jù)均攤法計算晶胞的質(zhì)量．