Question

12．As、N、0等非金屬元素的化合物在工業(yè)生產(chǎn)中有重要的應(yīng)用．
（1）核電荷數(shù)比As小4的元素基態(tài)原子的電子排布式為1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d¹⁰4s¹或[Ar]3d¹⁰4s¹．
（2）前四周期元素中，基態(tài)原子中未成對(duì)電子與其所在周期數(shù)相同的元素有5種．
（3）已知氮的最高價(jià)氧化物為無(wú)色晶體．它由兩種離子構(gòu)成，其陰離子構(gòu)型為平面正三角形，則其陽(yáng)離子的構(gòu)型為直線形，陽(yáng)離子中氮的雜化方式為sp．
（4）磷化硼有多種晶型，圖1示意的是磷化硼分子的分子結(jié)構(gòu)圖，其分子式為B₁₄P₄
（5）鈣在氧氣中燃燒時(shí)得到一種鈣的氧化物晶體，其結(jié)構(gòu)如圖2所示．由此判斷該鈣的氧化物的化學(xué)式為CaO₂．已知該氧化物的密度是ρg•cm ^-3．則晶胞離得最近的兩個(gè)鈣離子間的距離為$\frac{\sqrt{2}}{2}•\root{3}{\frac{4×72}{ρ{N}_{A}}}$ cm（只要求列算式，不必計(jì)算出數(shù)值，阿伏加德羅常數(shù)為N_A）．

Answer 1

分析 （1）核電荷數(shù)比As小4的原子為Cu，其原子核外有29個(gè)電子，根據(jù)構(gòu)造原理書(shū)寫(xiě)其基態(tài)原子核外電子排布式；
（2）按照從第一到第四周期的順序，根據(jù)元素周期表中各元素結(jié)構(gòu)及未成對(duì)電子數(shù)進(jìn)行解答；
（3）氮的最高價(jià)氧化物為N₂O₅，由兩種離子構(gòu)成，其中陰離子構(gòu)型為平面正三角形，化學(xué)式應(yīng)為NO₃^-，則其陽(yáng)離子的化學(xué)式為：NO₂⁺，根據(jù)N原子的價(jià)層電子對(duì)數(shù)判斷雜化類(lèi)型；
（4）根據(jù)磷化硼分子的分子結(jié)構(gòu)圖分析；
（5）根據(jù)原子之間存在的化學(xué)鍵知，黑色小球表示Ca原子，白色小球表示O原子，該晶胞中Ca原子個(gè)數(shù)=8×$\frac{1}{8}$+6×$\frac{1}{2}$=4，O原子個(gè)數(shù)=（1+12×$\frac{1}{4}$）×2=8，其化學(xué)式為Ca、O原子個(gè)數(shù)最簡(jiǎn)比；
根據(jù)ρ=$\frac{m}{V}$=$\frac{\frac{M}{{N}_{A}}}{V}$得晶胞邊長(zhǎng)=$\root{3}{\frac{4M}{ρ{N}_{A}}}$，晶胞中離得最近的兩個(gè)鈣離子間的距離是該晶胞邊長(zhǎng)的$\frac{\sqrt{2}}{2}$倍．

解答 解：（1）核電荷數(shù)比As小4的原子為Cu，其原子核外有29個(gè)電子，基態(tài)的電子排布式為1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d¹⁰4s¹或[Ar]3d¹⁰4s¹；
故答案為：1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d¹⁰4s¹或[Ar]3d¹⁰4s¹；
（2）第一周期中，有1個(gè)未成對(duì)電子的是氫原子，其電子排布式為1s¹；第二周期中，未成對(duì)電子是2個(gè)的有兩種分別為：C：1s²2s²2p²和O：1s²2s²2p⁴；第三周期中，未成對(duì)電子是3個(gè)的是P：1s²2s²2p⁶3s²3p³；第四周期中未成對(duì)電子是4個(gè)的是Fe：1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁶4s²，
故答案為：5；
（3）氮的最高價(jià)氧化物為N₂O₅，由兩種離子構(gòu)成，其中陰離子構(gòu)型為平面正三角形，化學(xué)式應(yīng)為NO₃^-，則其陽(yáng)離子的化學(xué)式為：NO₂⁺，其中心原子價(jià)電子對(duì)數(shù)為：2+$\frac{5-1-2×2}{2}$=2，所以其中的氮原子按sp方式雜化，陽(yáng)離子的構(gòu)型為直線型，
故答案為：直線； sp；
（4）磷化硼晶體中存在分子，則氮化硼屬于分子晶體，根據(jù)分子結(jié)構(gòu)圖可知，其分子式為：B₁₄P₄；
故答案為：B₁₄P₄；
（5）根據(jù)原子之間存在的化學(xué)鍵知，黑色小球表示Ca原子，白色小球表示O原子，該晶胞中Ca原子個(gè)數(shù)=8×$\frac{1}{8}$+6×$\frac{1}{2}$=4，O原子個(gè)數(shù)=（1+12×$\frac{1}{4}$）×2=8，該晶胞中Ca、O原子個(gè)數(shù)之比=4：8=1：2，則化學(xué)式為CaO₂；
根據(jù)ρ=$\frac{m}{V}$=$\frac{\frac{M}{{N}_{A}}}{V}$得晶胞邊長(zhǎng)=$\root{3}{\frac{4M}{ρ{N}_{A}}}$=$\root{3}{\frac{4×72}{ρ{N}_{A}}}$cm，晶胞中離得最近的兩個(gè)鈣離子間的距離是該晶胞邊長(zhǎng)的$\frac{\sqrt{2}}{2}$倍，則晶胞中離得最近的兩個(gè)鈣離子間的距離為$\root{3}{\frac{4×72}{ρ{N}_{A}}}$×$\frac{\sqrt{2}}{2}$=$\frac{\sqrt{2}}{2}•\root{3}{\frac{4×72}{ρ{N}_{A}}}$cm；
故答案為：CaO₂；$\frac{\sqrt{2}}{2}•\root{3}{\frac{4×72}{ρ{N}_{A}}}$．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了核外電子排布、分子構(gòu)型和雜化方式、晶胞的計(jì)算等內(nèi)容，綜合性較強(qiáng)，難度中等，解題的關(guān)鍵要充分用好立體幾何的知識(shí)，發(fā)揮空間想象力，解決問(wèn)題．