Question

4．（1）寫出基態(tài)鎳原子的價電子排布圖 ．
（2）丙酮（      ）分子中2號碳原子的雜化方式為sp²雜化；與CS₂互為等電子體的離子是SCN^-（寫一種）．
（3）含0.1mol[Cr（H₂O）₅Cl]Cl₂•H₂O的水溶液與足量硝酸銀溶液反應生成0.2mol AgC1沉淀．H₂O分子的鍵角比H₂S分子的鍵角大，原因是氧的原子半徑比硫小，電負性比硫大，水分子中成鍵電子對更靠近中心原子，相互排斥作用大，鍵角大．
（4）由銅與氯形成的一種化合物的晶胞結構如圖所示（黑點代表銅原子）．
①該晶體的化學式為CuCl．
②將晶胞內的4個黑點相互連接所形成的立體構型是正四面體形．
③晶體中與一個氯原子距離最近的氯原子有12個．
④已知該晶體的密度為ρg•cm^-3，阿伏加德羅常數(shù)的值為N_A，則該晶體中銅原子和氯原子之間的最短距離為$\frac{\sqrt{3}}{4}×\root{3}{\frac{4×99.5}{{N}_{A}×ρ}}×1{0}^{10}$pm（列出計算式即可）．

Answer 1

分析 （1）Ni原子在周期表中的位置為第四周期，第VIII族；
（2）丙酮分子中2號碳原子為羰基碳原子，是平面構型，根據(jù)雜化軌道理論判斷，等電子體是指原子數(shù)目相同，價電子數(shù)目也相同的粒子；
（3）配合物外界可以完全電離，內界不電離，根據(jù)反應關系確定反應的量，根據(jù)VSEPR理論和電負性差異解釋H₂O和H₂S的鍵角差異；
（4）①立方晶胞中，頂點粒子占$\frac{1}{8}$，面心粒子占$\frac{1}{2}$，內部粒子為整個晶胞所有，據(jù)此解答；
②由該晶胞可以看出，與金剛石晶胞相似，所以講晶胞內的四個黑點相互連接，可以組成一個正四面體形；
③結合Cl原子周圍等徑的Cl原子的排布解答，在圖中的晶胞中，Cl原子周圍等徑且最近的原子有8個，考慮到晶胞不是孤立的個體，下面還有晶胞，下面一個晶胞有4個，一共是12個；
④根據(jù)晶胞密度公式$ρ=\frac{z{M}_{r}}{{N}_{A}V}$解答，其中z為一個晶胞粒子數(shù)，Mr為一個粒子的相對質量，V為一個晶胞的體積．

解答 解：（1）Ni原子在周期表中的位置為第四周期，第VIII族，在Co的后面一個元素，其價電子排布式為3d⁸4s²，則其價電子排布圖為：．故答案為：．
（2）根據(jù)圖示，丙酮分子中2號碳原子為羰基碳原子，是平面構型，根據(jù)雜化軌道理論，2號C原子的雜化方式應為sp²雜化；求等電子體粒子，通常采用上下左右平移元素，同時調電子數(shù)的方法求解，所以與CS₂互為等電子體的陰離子，需注意求解的是陰離子，則有SCN^-（或$OC{N}^{-}，CN{O}^{-}，{N}_{3}^{-}$等）．故答案為：sp²雜化，SCN^-（或$OC{N}^{-}，CN{O}^{-}，{N}_{3}^{-}$等）．
（3）配合物外界可以完全電離，內界不電離，對于0.1mol[Cr（H₂O）₅Cl]Cl₂•H₂O的水溶液，可以完全電離出0.2molCl^-，也就可以與0.2mol硝酸銀反應生成0.2molAgCl沉淀；H₂O分子的鍵角比H₂S分子的鍵角大，O和S均為氧族元素，O的電負性比S大，但O的半徑比S小，二者含有相同的價電子，半徑小的O原子電子的斥力較大，而根據(jù)VSEPR理論，孤電子對斥力大于鍵電子對斥力，因此H₂O的鍵角大些．故答案為：0.2，氧的原子半徑比硫小，電負性比硫大，水分子中成鍵電子對更靠近中心原子，相互排斥作用大，鍵角大．
（4））①立方晶胞中，頂點粒子占$\frac{1}{8}$，面心粒子占$\frac{1}{2}$，內部粒子為整個晶胞所有，因此一個晶胞中，Cu的數(shù)目為4，Cl的數(shù)目為$8×\frac{1}{8}+6×\frac{1}{2}=4$，則該晶體的化學式為CuCl；
②由該晶胞可以看出，與金剛石晶胞相似，所以講晶胞內的四個黑點相互連接，可以組成一個正四面體形．故答案為：正四面體形．
③晶胞不應作為孤立體系而存在，周圍有無數(shù)晶胞重疊，從底心的Cl看出，周圍等徑且最近的原子有8個，下面一個晶胞有4個，因此在它周圍等徑且最近的Cl有12個．故答案為：12．
④取1mol晶胞，則有N_A個晶胞，設晶胞邊長為acm，則一個晶胞的體積為${V}_{0}={a}^{3}$cm³一個晶胞中含有4個Cu和4個Cl，則1mol晶胞的質量為m=4×64+4×35.5=4×99.5g，則晶胞的密度為$ρ=\frac{m}{{N}_{A}{V}_{0}}=\frac{4×99.5}{{N}_{A}{a}^{3}}g/c{m}^{3}$，所以晶胞的邊長$a=\root{3}{\frac{4×99.5}{ρ×{N}_{A}}}$，CuCl的晶胞與金剛石晶胞相似，左下角附近的一個Cu與周圍四個Cl形成一個正四面體，金剛石晶胞中，C原子以sp³雜化與周圍C原子連接，根據(jù)雜化軌道理論鍵角公式，鍵角應為$cosθ=\frac{-\frac{1}{4}}{1-\frac{1}{4}}=-\frac{1}{3}$，設Cu-Cl原子的最短距離為x，這個最短距離就是正四面體的Cu-Cl原子的鍵長，根據(jù)幾何關系，左下角頂點的Cl與左面心的Cl原子間的距離應為$\frac{\sqrt{2}}{2}a$，由余弦定理，$cosθ=\frac{{x}^{2}+{x}^{2}-（\frac{\sqrt{2}}{2}a）^{2}}{2•x•x}=-\frac{1}{3}$，解得$x=\frac{\sqrt{3}}{4}a$，由于$a=\root{3}{\frac{4×99.5}{ρ×{N}_{A}}}$，所以$x=\frac{\sqrt{3}}{4}×\root{3}{\frac{4×99.5}{ρ×{N}_{A}}}cm$=$\frac{\sqrt{3}}{4}×\root{3}{\frac{4×99.5}{{N}_{A}×ρ}}×1{0}^{10}pm$．故答案為：$\frac{\sqrt{3}}{4}×\root{3}{\frac{4×99.5}{{N}_{A}×ρ}}×1{0}^{10}$．

點評 本題考查物質結構知識，包括核外電子排布式，排布圖，雜化軌道理論，粒子空間構型的判斷，等電子體原理，晶胞計算．最后一問難度較大，需觀察到與金剛石晶胞的相似性，注意知識的遷移，需結合大學化學的雜化軌道理論鍵角公式和余弦定理求解，需要一定的幾何知識，能力要求很高，難度較大．本題整體難度中等，考查知識點綜合，是中檔題．