Question

8．很多金屬、非金屬及其化合物在科學(xué)研究和工業(yè)生產(chǎn)中都有重要用途．回答下列有關(guān)問題：
（1）基態(tài)Cr原子的核外電子排布式為1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁵4s¹，短周期元素中基態(tài)原子未成對(duì)電子數(shù)為Cr的一半且電負(fù)性最大的元素是N．
（2）硝酸中氮原子的雜化方式為sp²；硝酸分子中配位鍵有1個(gè)．硝酸和尿素的相對(duì)分子質(zhì)量接近，但常溫下硝酸為揮發(fā)性液體，尿素為固體，請(qǐng)解釋原因：尿素分子間存在氫鍵，使其熔沸點(diǎn)升高，而硝酸分子內(nèi)存在氫鍵，使其熔沸點(diǎn)降低．
（3）金屬鎳粉在CO氣流中輕微加熱，生成無色揮發(fā)性液體Ni（CO）n與Ni（CO）n中配體互為等電子體的離子的化學(xué)式為CN^-或C₂^2-（寫出一個(gè)即可）．
（4）銅是第四周期最重要的過渡元素之一，其單質(zhì)及化合物有廣泛用途．已知CuH晶體結(jié)構(gòu)單元如圖所示（H原子在體對(duì)角線處），該化合物的密度為ρ g•cm^-3，阿伏加德羅常數(shù)的值為N_A，則該晶胞中Cu原子與H原子之間的最短距離為$\frac{\sqrt{3}}{4}\root{3}{\frac{260}{ρ•{N}_{A}}}$cm（用含ρ和N_A的式子表示）．

Answer 1

分析 （1）Cr是24號(hào)元素，其原子核外有24個(gè)電子，根據(jù)構(gòu)造原理寫出基態(tài)Cr原子核外電子排布式；Cr原子有6個(gè)未成對(duì)電子，短周期元素中基態(tài)原子未成對(duì)電子數(shù)為Cr的一半的元素有N、P，同主族，元素的電負(fù)性隨著原子序數(shù)的增大而減��；
（2）根據(jù)氮的價(jià)層電子對(duì)數(shù)判斷；N最外層有5個(gè)電子，與一個(gè)氧形成雙鍵用去2個(gè)電子，與另一個(gè)氧形成單鍵用去1個(gè)電子，還剩下兩個(gè)電子，提供給第三個(gè)氧做為共用電子對(duì)，使氮和氧達(dá)到8電子穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，從而形成配位鍵；尿素分子間存在氫鍵，使其熔沸點(diǎn)升高；
（3）Ni（CO）₄中配體是CO，CO的等電子體是與其原子個(gè)數(shù)相等且價(jià)電子數(shù)相等的分子或離子；
（4）利用均攤法計(jì)算該晶胞中含有的銅原子和氫原子個(gè)數(shù)，再根據(jù)質(zhì)量、密度和體積之間的關(guān)系式計(jì)算，設(shè)晶胞的邊長(zhǎng)為a，a=$\root{3}{\frac{4×65}{ρ{N}_{A}}}$，再根據(jù)晶胞中Cu原子與H原子之間的最短距離為體對(duì)角線的$\frac{1}{4}$，據(jù)此答題．

解答 解：（1）Cr是24號(hào)元素，其原子核外有24個(gè)電子，根據(jù)能量最低原理可寫出電子排布式為1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁵4s¹，Cr原子有6個(gè)未成對(duì)電子，短周期元素中基態(tài)原子未成對(duì)電子數(shù)為Cr的一半的元素有N、P，同主族，元素的電負(fù)性隨著原子序數(shù)的增大而減小，則電負(fù)性N大于P；
故答案為：1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁵4s¹；N；
（2）硝酸中氮原子含有三個(gè)成鍵電子對(duì)，沒有孤電子對(duì)，則N原子的價(jià)層電子對(duì)數(shù)為3，屬于sp²；N最外層有5個(gè)電子，與一個(gè)氧形成雙鍵用去2個(gè)電子，與另一個(gè)氧形成單鍵用去1個(gè)電子，還剩下兩個(gè)電子，提供給第三個(gè)氧做為共用電子對(duì)，使氮和氧達(dá)到8電子穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，從而形成配位鍵，即硝酸中含有一個(gè)配位鍵；尿素分子間存在氫鍵，使其熔沸點(diǎn)升高，而硝酸分子內(nèi)存在氫鍵，使其熔沸點(diǎn)降低，所以尿素的熔沸點(diǎn)高于硝酸；
故答案為：sp²；1；尿素分子間存在氫鍵，使其熔沸點(diǎn)升高，而硝酸分子內(nèi)存在氫鍵，使其熔沸點(diǎn)降低；
（3）CO分子中含有2個(gè)原子，其價(jià)電子個(gè)數(shù)是10，所以與Ni（CO）₄中配體互為等電子的離子是CN^-、C₂^2-，
故答案為：CN^-或C₂^2-；
（4）該晶胞中含有4個(gè)H原子，銅原子個(gè)數(shù)=8×$\frac{1}{8}$+6×$\frac{1}{2}$=4，所以該晶胞中含有4個(gè)銅原子4個(gè)氫原子，設(shè)該晶胞的邊長(zhǎng)為a，則a=$\root{3}{\frac{4×65}{ρ{N}_{A}}}$，再根據(jù)晶胞中Cu原子與H原子之間的最短距離為體對(duì)角線的$\frac{1}{4}$，而體對(duì)角線為$\sqrt{3}$a，所以Cu原子與H原子之間的最短距離為$\frac{\sqrt{3}}{4}$×$\root{3}{\frac{4×65}{ρ{N}_{A}}}$=$\frac{\sqrt{3}}{4}\root{3}{\frac{260}{ρ•{N}_{A}}}$cm，
故答案為：$\frac{\sqrt{3}}{4}\root{3}{\frac{260}{ρ•{N}_{A}}}$．

點(diǎn)評(píng) 本題考查較為綜合，涉及晶胞的計(jì)算、價(jià)電子排布式的書寫、等電子體等知識(shí)點(diǎn)，晶胞的計(jì)算是學(xué)習(xí)難點(diǎn)，應(yīng)熟練掌握，題目難度較大．