Question

1915年諾貝爾物理學(xué)獎授予Henry Bragg和Lawrence Bragg，以表彰他們用X射線對晶體結(jié)構(gòu)的分析所作的貢獻(xiàn)．
（一）科學(xué)家通過X射線探明，NaCl、KCl、MgO、CaO晶體結(jié)構(gòu)相似，其中三種晶體的晶格能數(shù)據(jù)如下表：

晶體	NaCl	KCl	CaO
晶格能/（kJ?mol-1）	786	715	3401

四種晶體NaCl、KCl、MgO、CaO熔點(diǎn)由高到低的順序是

 

＞

 

＞

 

＞

 

，Na、Mg、Al第一電離能I從小到大的排列順序是

 

＞

 

＞

 

．
（二）科學(xué)家通過X射線推測膽礬中既含有配位鍵，又含有氫鍵，其結(jié)構(gòu)示意圖可簡單表示如圖1，其中配位鍵和氫鍵均采用虛線表示．

（1）請?jiān)谌鐖D1中標(biāo)出配位鍵（用“→”表示配位鍵，并且“→”從配體指向中心體）；金屬銅采用如圖2所示中的

 

（填字母代號）堆積方式．
（2）已知[Cu（NH₃）₄]²⁺具有對稱的空間構(gòu)型，[Cu（NH₃）₄]²⁺中的兩個NH₃被兩個Cl^-取代，能得到兩種不同結(jié)構(gòu)的產(chǎn)物，則[Cu（NH₃）₄]²⁺的空間構(gòu)型為

 

．
（3）如圖3是銅的某種氧化物的晶胞結(jié)構(gòu)示意圖，可確定該晶胞中陰離子的個數(shù)為

 

．
（4）SO₄^2-的空間構(gòu)型是

 

．

Answer 1

考點(diǎn)：晶體的類型與物質(zhì)熔點(diǎn)、硬度、導(dǎo)電性等的關(guān)系,判斷簡單分子或離子的構(gòu)型,晶胞的計(jì)算

專題：化學(xué)鍵與晶體結(jié)構(gòu)

分析：（一）影響晶體晶格能大小的因素有離子半徑以及離子所帶電荷的多少，晶格能越大熔點(diǎn)越高；同一周期從左到右，第一電離能逐漸增大，第IIA族與第IIIA反常；
（二）（1）Cu²⁺提供空軌道，水中氧原子提供孤對電子；Cu為面心立方密堆積；
（2）形成4個配位鍵，具有對稱的空間構(gòu)型，可能為平面正方形或正四面體，如為正四面體，[Cu（NH₃）₄]²⁺中的兩個NH₃被兩個Cl^-取代，只有一種結(jié)構(gòu)；
（3）利用均攤法分析晶胞的結(jié)構(gòu)；
（4）計(jì)算S原子價(jià)層電子對數(shù)與孤對電子，判斷SO₄^2-的空間結(jié)構(gòu)．

解答： 解：（1）離子半徑Mg²⁺＜Na⁺＜O^2-＜Ca²⁺＜Cl^-；離子電荷數(shù)Na⁺=Cl^-＜O^2-=Mg²⁺=Ca²⁺，離子晶體的離子半徑越小，帶電荷數(shù)越多，晶格能越大，則晶體的熔沸點(diǎn)越高，則有NaCl、KCl、MgO、CaO熔點(diǎn)由高到低的順序是MgO＞CaO＞NaCl＞KCl；同一周期從左到右，第一電離能逐漸增大，第IIA族與第IIIA反常，所以第一電離能：
Mg＞Al＞Na；
故答案為：MgO＞CaO＞NaCl＞KCl；Mg；Al；Na；
（二）（1）Cu²⁺提供空軌道，水中氧原子提供孤對電子，形成配位鍵，水合銅離子的結(jié)構(gòu)簡式為：；Cu為面心立方密堆積，配位數(shù)為12，故C符合；
故答案為：；C；
（2）形成4個配位鍵，具有對稱的空間構(gòu)型，可能為平面正方形或正四面體，如為正四面體，[Cu（NH₃）₄]²⁺中的兩個NH₃被兩個Cl^-取代，只有一種結(jié)構(gòu)，所以應(yīng)為平面正方形，故答案為：平面正方形；
（3）從圖中可以看出陰離子在晶胞有四類：頂點(diǎn)（8個）、棱上（4個）、面上（2個）、體心（1個），根據(jù)立方體的分?jǐn)偡ǎ�可知該晶胞中陰離子數(shù)目為

1

8

×8+

1

4

×4+

1

2

×2+1=4，故答案為：4；
（4）SO₄^2-中中心原子S的價(jià)層電子對數(shù)=4+

6+2-2×4

2

=4、孤電子對數(shù)為0，所以為正四面體結(jié)構(gòu)，
故答案為：正四面體．

點(diǎn)評：本題考查了離子晶體的熔點(diǎn)比較、第一電離能的比較、常見軌道雜化類型、以及離子晶體的晶胞結(jié)構(gòu)、化學(xué)鍵、物質(zhì)性質(zhì)、配合物成鍵狀況的了解，題目難度中等，學(xué)習(xí)中注意加強(qiáng)對晶胞以及晶體結(jié)構(gòu)的分析．