题目内容
【题目】【化学——选修3:物质结构与性质】某配位化合物为深蓝色晶体,由原子序数依次增大的A、B、C、D、E五种元素组成,其原子个数比为l4︰4︰5︰1︰1。其中C、D元素同主族且原子序数D为C的二倍,E元素的外围电子排布为(n-1)d n+6nsl。回答下列问题。
(1)元素D在周期表中的位置是 ,B原子的外围电子排布图为 。E原子的核外有 种不同运动状态的电子,B和C的第一电离能大小关系是 。(用元素符号表示)
(2)C元素可与A元素形成两种常见的化合物,其原子个数比分别为1︰1和l︰2,写出原子个数比为1︰1的化合物的电子式 ,两种化合物可以任意比互溶,解释其主要原因为 。
(3)该配位化合物的化学式为 。
(4)A元素与B元素可形成分子式为A2B2的化合物,该化合物的分子具有平面结构,则其结构式为 ,用电子式表示化合物Na2D的形成过程 。
(5)已知E的晶胞结构如图所示,此晶胞立方体的边长为a cm,E单质的密度为ρ g·cm-3,则阿伏伽德罗常数为 (用a、ρ表示)。该晶胞配位数为 ,EDC4常作电镀液,其中DC42-的空间构型是 ,其中D原子的杂化轨道类型是 。若电解EDC4的水溶液,则电解总反应的化学方程式为 。
【答案】(1)三(6分)VIA;(6分);29(6分);N
(2));H2O和H2O2之间形成氢键
(3)[Cu(NH3)4]SO4H2O
(4)H-N=N-H);
(5)NA=256/(ρ*a3);12;正四面体;sp3杂化;2CuSO4+2H2O=电解=2Cu+2H2SO4+O2↑
【解析】
试题分析:C、D元素是同主族且原子序数D为C的二倍,可知C为氧元素,D为硫元素;E元素的外围电子排布为(n-1)d(n+6)ns1,s轨道没有排满,则根据洪特规则可知,此时d轨道应该是全满状态,即n+6=10,解得4,所以E元素的原子序数是18+10+1=29,即E是铜元素。根据该配位化合物中原子个数比可知,A应该是氢元素,S与O结合生成硫酸根,剩余1个O与2个H结合形成1个H2O,则4个B原子结合12个H,即个数之比为1:3,所以该物质是氨气,即B是氮元素。
(1)元素D为S,在周期表中第三周期VIA;元素B为N,核外电子数为7,电子排布为;元素E为Cu,核外有29个电子。由泡利不相容原理可知,同一个原子中不存在运动状态完全相同的电子,故Cu原子核外有29种不同运动状态的电子;第一电离能N>O。
(2)氢元素与氧元素形成的两种常见化合物是H2O和H2O2,双氧水的电子式为;由于氧元素非金属性强,H2O与H2O2之间形成氢键,因此二者互溶。
(3)推断可知,该配位化合物的化学式为[Cu(NH3)4]SO4H2O。
(4)氢元素与氮元素可形成分子式为A2B2的某化合物是N2H2,该化合物的分子具有平面结构,依据8电子和2电子稳定结构可知,氮元素与氮元素之间形成双键,氢元素与氮元素之间形成单键,则其结构式为H-N=N-H;过硫化钠的电子式表示的形成过程与过氧化钠类似,即。
(5)根据晶胞结构可知,晶胞中含有铜原子的个数是8*1/8 + 6 *1/2=4,因此 ρ*a3*NA/4=64,解得NA=256/(ρ*a3);该晶胞为面心立方,故其配位数为12;在硫酸根离子中硫原子不存在孤对电子,其价层电子对数是4,所以空间构型是正四面体形,硫原子是sp3杂化;电解硫酸铜溶液的反应方程式为:2CuSO4+2H2O=电解=2Cu+2H2SO4+O2↑,其中阳极反应为:2H2O-4e-=O2+4H+,阴极反应为:Cu2++2e-=Cu。