题目内容
【题目】决定物质性质的重要因素是物质结构。请回答下列问题：
(1)已知元素M是组成物质Ca5(PO4)3F的一种元素。元素M的气态原子逐个失去第1个至第5个电子所需能量(即电离能，用符号I1至I表示)如表所示：
I1 | I2 | I3 | I4 | I5 | |
电离能(kJ/mol) | 589.8 | 1145.4 | 4912.4 | 6491 | 8153 |
元素M化合态常见化合价是___________价，其基态原子电子排布式为___________。
(2)往硫酸铜溶液中加入过量氨水，可形成[Cu(NH3)4]SO4，溶液，该溶液可用于溶解纤维素。
①[Cu(NH3)4]SO4中阴离子的立体构型是___________。
②除硫元素外，[Cu(NH3)4]SO4中所含元素的电负性由小到大的顺序为___________。
③NF3与NH3的空间构型相同，中心原子的轨道杂化类型均为___________。但NF3不易与Cu2+形成化学键，其原因是___________。
(3)一种Hg-Ba-Cu-O高温超导材料的晶胞(长方体)如图所示。
①该物质的化学式为___________。
②已知该晶胞中两个Ba2+的间距为cpm。则距离Ba2+最近的Hg+数目为___________个，二者的最短距离为___________pm。(列出计算式即可，下同)
③设该物质的摩尔质量为M，阿伏加德罗常数的值为NA，则该晶体的密度为___________g·cm－3。
【答案】＋2 ［Ar］4s2 正四面体 Cu＜H＜N＜O sp3 F的电负性比N大，N－F成键电子对向F偏移，导致NF3中N原子核对其对孤对电子的吸引力增强，难以形成配位键，故NF3不易与Cu2+形成配离子 HgBa2CuO4 4 
【解析】
(1)从其电离能变化可知，失第三个电子时的能量急剧增加，则该原子失去2个电子后为稳定结构；M是Ca元素，根据能量最低原理书写电子排布式；
(2) ①根据价电子互斥理论判断SO42－的空间构型； ②元素的非金属性越强电负性越大；③NF3与NH3的中心原子都是N原子，杂化轨道数=
；NF3中N原子核对其对孤对电子的吸引力强；
(3) ①利用均摊法计算晶胞的化学式；②根据晶胞图分析距离Ba2+最近的Hg+数目；根据晶胞图可知Ba2+位于底面的中垂线上。③根据密度=摩尔质量÷（１个晶胞的体积×NA）。
(1)从其电离能变化可知，失第三个电子时的能量急剧增加，则该原子失去2个电子后为稳定结构，所以该原子最外层电子数是2，常见化合价是＋2， M是Ca元素；Ca是20号元素，其基态原子电子排布式为［Ar］4s2；
(2) ①SO42－中S原子的杂化轨道数=
，配位原子数为4，无孤电子对，所以SO42－的空间构型正四面体；
②Cu、H、N、O非金属性依次增强，所以电负性Cu＜H＜N＜O；
③NF3与NH3的中心原子都是N原子，杂化轨道数=，所以轨道杂化类型均为sp3；F的电负性比N大，N－F成键电子对向F偏移，导致NF3中N原子核对其对孤对电子的吸引力增强，难以形成配位键，故NF3不易与Cu2+形成配离子；
(3) ①根据均摊法，晶胞中Ba原子数是2、Hg原子数是
；Cu原子数是
，O原子数是
，所以晶体的化学式是HgBa2CuO4；
②根据晶胞图可知距离Ba2+最近的Hg+有4个；晶胞中两个Ba2+的间距为cpm，晶胞的高是bpm，则Ba2+与底面的间距为
pm，底面对角线为
pm ，Ba2+位于底面的中垂线上 ，所以距离Ba2+最近的Hg+的距离是
＝
pm；
③晶胞的体积为
，密度=摩尔质量÷（１个晶胞的体积×NA）＝。
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