Question

【題目】[化學(xué)——選修3：物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)]（15分）

已知：A、B、C、D四種元素，原子序數(shù)依次增大。A是短周期元素中金屬性最強(qiáng)的元素，B元素3p能級(jí)半充滿；C是所在周期電負(fù)性最大的元素；D是第四周期未成對(duì)電子最多的元素。試回答下列有關(guān)問題：

（1）寫出D元素價(jià)電子的電子排布式___________。

（2）D可形成化合物[D(H2O)6](NO3)3。

①[D(H2O)6](NO3)3中陰離子的立體構(gòu)型是 。NO3中心原子的軌道雜化類型為 。

②在[D(H2O)6]3+中D3+與H2O之間形成的化學(xué)鍵稱為____ __，1 mol [D(H2O)6] 3+中含有的σ鍵有 mol。

（3）已知B、C兩種元素形成的化合物通常有兩種。這兩種化合物中 (填化學(xué)式)為非極性分子。另一種物質(zhì)的電子式為 。

（4）由A、C兩元素形成的化合物組成的晶體中，陰、陽離子都具有球型對(duì)稱結(jié)構(gòu)，它們都可以看做剛性圓球，并彼此“相切”。如下圖所示為A、C形成化合物的晶胞結(jié)構(gòu)圖以及晶胞的剖面圖：

晶胞中距離一個(gè)A+最近的C有______個(gè)，這些C圍成的圖形是________；若晶體密度為ρ g·cm3，阿伏加德羅常數(shù)的值用NA表示，則A+的離子半徑為_______cm(用含NA與ρ的式子表達(dá))。

Answer 1

【答案】（1）3d54s1(2分)

（2）①平面三角形(1分) sp2雜化(1分) ②配位鍵(1分) 18(2分)

（3）PCl5(1分) (1分)

（4）6(2分) 正八面體(2分) (2分)

【解析】A是短周期中原子半徑最大的元素，則A為鈉元素；B元素3p能級(jí)半充滿且原子序數(shù)比A大，則B為磷元素；D是第四周期未成對(duì)電子最多的元素，則D的電子排布為[Ar]3d54s1，該元素為鉻；C只能位于第三周期，該周期電負(fù)性最大的元素是氯元素。

（1）D為鉻元素，其價(jià)電子排布為3d54s1。（2）①NO3中心原子氮原子的價(jià)電子對(duì)數(shù)為=3，所以N原子為sp2雜化軌道，對(duì)應(yīng)的立體構(gòu)型是平面三角形。②在[Cr(H2O)6]3+中Cr3+有空的原子軌道，而H2O分子的氧原子有孤對(duì)電子，H2O中的孤對(duì)電子填充Cr3+的空軌道而形成配位鍵，[D(H2O)6]3+中6個(gè)配位鍵都是σ鍵，每個(gè)水分子內(nèi)氧原子與氫原子形成2個(gè)σ鍵，因此1 mol [D(H2O)6] 3+中含有18 mol的σ鍵。（3）B、C形成的兩種常見化合物為PCl5和PCl3，其中PCl5分子中磷原子的價(jià)電子全部參與成鍵，沒有孤對(duì)電子，磷原子與氯原子形成5個(gè)共價(jià)鍵，空間構(gòu)型為三角雙錐形，電荷分布對(duì)稱，正負(fù)電荷重心重合，所以是非極性分子。PCl3中磷原子有3個(gè)電子與氯原子共用，形成3個(gè)共價(jià)鍵，有一對(duì)孤對(duì)電子，是極性分子，其電子式為：。（4）A、C兩元素形成的化合物為NaCl，從晶胞結(jié)構(gòu)看，黑球半徑小代表Na+，白球半徑大代表Cl，現(xiàn)選定立方體中心的Na+作為研究對(duì)象，則距離該Na+最近的Cl分別位于6個(gè)面的面心，這6個(gè)Cl圍成一個(gè)正八面體。晶胞中的1個(gè)Na+位于體心，12個(gè)Na+分別位于12條棱的中點(diǎn)，根據(jù)均攤法可求得該晶胞擁有的Na+數(shù)為：1+12×=4；晶胞中6個(gè)面的面心各有1個(gè)Cl，八個(gè)頂點(diǎn)各有一個(gè)Cl，同理可求得該晶胞擁有的Cl數(shù)為：6×+8×=4；設(shè)晶胞的邊長為a，則由密度公式可得ρ ·a3 = 4×，變形得a=，從晶胞截面圖得 a=2r++2r(r+、r分別表示Na+和Cl的半徑)，4r=(4r為截面對(duì)角線長度)，則r+=(a2r)= ，此即為所求的Na+半徑。