Question

【题目】世上万物，神奇可测。其性质与变化是物质的组成与结构发生了变化的结果。回答下列问题。

（1）根据杂化轨道理论判断，下列分子的空间构型是V形的是_________(填字母)。

A.BeCl2 B.H2O C.HCHO D.CS2

（2）原子序数小于36的元素Q和T，在周期表中既位于同一周期又位于同一族，且T的原子序数比Q多2。T的基态原子的外围电子(价电子)排布式为_________________，Q2+的未成对电子数是______。

（3）铜及其合金是人类最早使用的金属材料，Cu2+能与NH3形成配位数为4的配合物[Cu(NH3)4]SO4

①铜元素在周期表中的位置是________________，[Cu(NH3)4]SO4中，N、O、S三种元素的第一电离能由大到小的顺序为_____________________。

②[Cu(NH3)4]SO4中，存在的化学键的类型有_______(填字母)。

A.离子键 B.金属键 C.配位键 D.非极性键 E.极性键

③NH3中N原子的杂化轨道类型是________，写出一种与SO42-互为等电子体的分子的化学式:__________。

④[Cu(NH3)4]2+具有对称的空间构型，[Cu(NH3)4]2+中的两个NH3被两个C1-取代，能得到两种不同结构的产物，则[Cu(NH3)4]2+的空间构型为___________________。

（4）氧与铜形成的某种离子晶体的晶胞如图所示，则该化合物的化学式为_________。若该晶体的密度为 ρ g·cm-3，则该晶体内铜离子与氧离子间的最近距离为_____________(用含 ρ 的代数式表示，其中阿伏加德罗常数用NA表示)cm。

Answer 1

【答案】B 3d84s2 4 第四周期IB族 N>O>S ACE sp3 CCl4(或其他合理答案) 平面正方形 CuO

【解析】

(1)根据价层电子对互斥理论确定分子的空间构型及原子杂化方式，价层电子对数=键合电子对数+孤电子对数，据此分析解答；

(2)原子序数小于36的元素Q和T，在周期表中既处于同一周期又位于同一族，说明Q、T处于元素周期表的VIII族，结合原子序数T比Q多2，判断出两种元素，再结合核外电子排布规律解答；

(3)①同主族自上而下第一电离能减小，同周期随原子序数增大元素第一电离能呈增大趋势，N元素原子2p能级为半充满稳定状态，第一电离能高于氧元素的第一电离能；②配离子与外界硫酸根形成离子键，铜离子与氨分子之间形成配位键，氨分子、硫酸根中原子之间形成极性键；③NH3中N原子形成3个N-H键，含有1对孤电子对，杂化轨道数目为4；SO42-有5个原子、价电子总数为32，平均价电子数为6.4，应是价电子数为7的4个原子与价电子数为4的一个原子构成的微粒；④[Cu(NH3)4]2+具有对称的空间构型，[Cu(NH3)4]2+中的两个NH3被两个Cl-取代，能得到两种不同结构的产物，结合正四面体和平面正方形结构分析判断；

(4)晶体内铜离子与周围最近的4个氧离子形成正四面体结构，晶胞顶点铜离子与小正四面体中心氧离子连线处于晶胞体对角线上，且二者距离等于体对角线长度的，利用均摊法计算晶胞中铜离子、氧离子数目，结合摩尔质量计算晶胞中各微粒总质量，再由密度可以得到晶胞体积，从而得到晶胞棱长，据此分析解答。

(1)A．BeCl2分子中，铍原子含有两个共价单键，不含孤电子对，所以价层电子对数是2，中心原子以sp杂化轨道成键，分子的立体构型为直线形，故A错误；B．水分子中孤电子对数==2，水分子中氧原子含有2个共价单键，所以价层电子对数是4，中心原子以sp3杂化轨道成键，价层电子对互斥模型为四面体型，含有2对孤对电子，分子的立体构型为V形，故B正确；C．HCHO分子内(H2C=O)碳原子形成3个σ键，无孤对电子，分子中价层电子对数=3+0=3，杂化方式为sp2杂化，价层电子对互斥模型为平面三角形，没有孤电子对，分子的立体构型为平面三角形，故C错误；D．二硫化碳分子中碳原子含有2个σ键且不含孤电子对，采用sp杂化，其空间构型是直线形，故D错误；故答案为：B；

(2)原子序数小于36的元素Q和T，在周期表中既处于同一周期又位于同一族，则Q、T处于第Ⅷ族，且原子序数T比Q多2，则Q为Fe元素，T为Ni元素，Ni元素是28号元素，Ni原子价电子排布式为3d84s2，Fe2+的核外电子排布式为1s22s22p63s23d6，3d能级有4个未成对电子，故答案为：3d84s2；4；

(3)①Cu处于周期表中第四周期ⅠB族；同主族自上而下第一电离能减小，同周期随原子序数增大元素第一电离能呈增大趋势，N元素原子2p能级为半充满稳定状态，第一电离能高于氧元素的第一电离能，故第一电离能：N＞O＞S，故答案为：第四周期ⅠB族；N＞O＞S；

②配离子与外界硫酸根形成离子键，铜离子与氨分子之间形成配位键，氨分子、硫酸根中原子之间形成极性键，不存在金属键，故选：ACE；

③NH3中N原子形成3个N-H键，含有1个孤电子对，杂化轨道数目为4，故N原子采取sp3杂化；SO42-有5个原子、价电子总数为32，平均价电子数为6.4，应是价电子数为7的4个原子与价电子数为4的一个原子构成的微粒，可以是CCl4等，故答案为：sp3；CCl4；

④[Cu(NH3)4]2+具有对称的空间构型，[Cu(NH3)4]2+中的两个NH3被两个Cl-取代，能得到两种不同结构的产物，说明[Cu(NH3)4]2+是平面正方形，故答案为：平面正方形；

(4)晶体内铜离子与周围最近的4个氧离子形成正四面体结构，晶胞顶点铜离子与小正四面体中心氧离子连线处于晶胞体对角线上，且二者距离等于体对角线长度的，而晶胞体对角线长度等于晶胞棱长的倍。晶胞中铜离子处于晶胞内部，有4个，氧离子处于顶点与面心，共有8×+6×=4，化学式为CuO；晶胞中铜离子、氧离子总质量=g，晶胞体积=g÷ρg/cm3=cm3，则晶胞棱长=cm，故晶体内铜离子与氧离子间的最近距离为：××cm=×cm，故答案为：CuO；×。