Question

3．1915年諾貝爾物理學獎授予HenryBragg和LawrenceBragg，以表彰他們用X射線對晶體結構的分析所作的貢獻．
（1）科學家通過X射線探明，NaCl、KCl、MgO、CaO晶體結構相似，其中三種晶體的晶格能數(shù)據(jù)如表：

晶體	NaCl	KC1	CaO
晶格能/（kJ•mol-1）	786	715	3401

四種晶體NaCl、KCl、MgO、CaO熔點由高到低的順序是MgO＞CaO＞NaCl＞KCl，Na原子核外有4  種不同的能級．
（2）科學家通過X射線推測膽礬中既含有配位鍵，又含有氫鍵，其結構示意圖可簡單表示如圖，其中配位鍵和氫鍵均采用虛線表示．
①實驗證明，用蒸汽密度法測得的H₂O的相對分子質量比用化學式計算出來的相對分子質量要大，原因是水分子間存在氫鍵，氫鍵會使水分子成為締合水分子，所以計算出來的相對分子質量較大．
②SO₄^2-中S原子的雜化類型是sp³，與其互為等電子體的離子有ClO₄^-、PO₄^3-（任寫兩種）
③已知[Cu（ NH₃）₄]²⁺具有對稱的空間構型，[Cu（ NH₃）₄]²⁺中的兩個NH₃被兩個Cl^-取代，能得到兩種不同結構的產(chǎn)物，用[Cu（NH₃）₄]²⁺的空間構型為平面正方形
④寫出基態(tài)Cu²⁺的外圍電子排布式3d⁹；金屬鋼采用面心立方堆積方式，已知Cu原子的半徑為r pm，N_A表示阿伏加徳羅常數(shù)，金屬銅的密度是$\frac{4×64}{{N}_{A}（2\sqrt{2}r×1{0}^{-10}）^{3}}$  g/cm³（列出計算式）．

Answer 1

分析 （1）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，晶格能越大熔點越高；基態(tài)Na原子核電電子排布式為1s²2s²2p⁶3s¹；
（2）①因為水分子間存在氫鍵，氫鍵會使水分子成為締合水分子，使得體積變小，所以用蒸汽密度法測得的H₂O的相對分子質量比理論計算出來的相對分質量較大；
②根據(jù)S原子的價電子對數(shù)進行判斷；具有相同原子數(shù)和價電子數(shù)的微�；シQ為等電子體；
③形成4個配位鍵，具有對稱的空間構型，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，只有一種結構；
④銅為29號元素，根據(jù)原子核外電子排布規(guī)律書寫Cu²⁺外圍電子排布式，根據(jù)均攤法計算出晶胞中銅原子數(shù)，Cu原子的半徑為r pm，則晶胞的邊長2$\sqrt{2}$r pm，晶胞的體積為（2$\sqrt{2}$r×10^-10）³cm³，根據(jù)ρ=$\frac{m}{V}$計算密度．

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，則晶體的熔沸點越高，則有NaCl、KCl、MgO、CaO熔點由高到低的順序是MgO＞CaO＞NaCl＞KCl，根據(jù)基態(tài)Na原子的電子排布式可知Na原子核外有4個不同的能級；
故答案為：MgO＞CaO＞NaCl＞KCl；4；
（2）①因為水分子間存在氫鍵，氫鍵會使水分子成為締合水分子，使得體積變小，所以用蒸汽密度法測得的H₂O的相對分子質量比理論計算出來的相對分質量較大，
故答案為：水分子間存在氫鍵，氫鍵會使水分子成為締合水分子，所以計算出來的相對分子質量較大；
②SO₄^2-中S的價電子對數(shù)=$\frac{6+2}{2}$=4，形成四條雜化軌道，S原子的雜化方式為sp³，具有相同原子數(shù)和價電子數(shù)的微�；シQ為等電子體，所以與SO₄^2-互為等電子體的微粒有ClO₄^-、PO₄^3-等；
故答案為：sp³；ClO₄^-、PO₄^3-等；
③形成4個配位鍵，具有對稱的空間構型，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，只有一種結構，所以應為平面正方形，
故答案為：平面正方形；
④銅為29號元素，其原子外圍電子排布式為3d¹⁰4s¹，則Cu²⁺外圍電子排布式為3d⁹；根據(jù)均攤法計算出晶胞中銅原子數(shù)為=8×$\frac{1}{8}$+6×$\frac{1}{2}$=4，Cu原子的半徑為r pm，則晶胞的邊長為2$\sqrt{2}$r pm，晶胞的體積為（2$\sqrt{2}$r×10^-10）³cm³，所以銅的密度=$\frac{m}{V}$=$\frac{\frac{4×64}{{N}_{A}}}{（2\sqrt{2}r×1{0}^{-10}）^{3}}$g/cm³=$\frac{4×64}{{N}_{A}（2\sqrt{2}r×1{0}^{-10}）^{3}}$g/cm³，
故答案為：3d⁹；$\frac{4×64}{{N}_{A}（2\sqrt{2}r×1{0}^{-10}）^{3}}$．

點評 本題考查的內容較雜，涉及到離子晶體的晶格能、金屬晶體結構、配合物的結構以及晶胞的計算等，難度不大，注重對基礎知識的考查．