Question

【题目】硫和钙的相关化合物在化工、医药、材料等领域有着广泛的应用。回答下列问题:

（1）基态Ca原子中,核外电子占据最高能层的符号是________，该能层为次外层时最多可以容纳的电子数为_________。元素Ca和S相比,第一电离能较大的是______(填元素符号)。

（2）钙元素的焰色反应呈砖红色,其中红色对应的辐射与钾元素的焰色反应对应颜色的辐射波长,较短的是_______(填元素符号)。

（3）H2S和H2O分子构型都为V形,中心原子的杂化形式都是______,但H2O分子键角大于H2S分子,原因是________________。

（4）钙元素和锰元素属于同一周期，且核外最外层电子构型相同,但金属钙的熔点、沸点等都比金属锰低,原因是________________。

（5）Ca、Mn、Mg的氧化物和硫化物都具是NaCl型结构的离子晶体，其中阴离子采用面心立方最密堆积方式,X射线衍射实验测得它们的晶胞参数如下表:

氧化物晶体	CaO	MnO	MgO
a/nm	0.421	0.444	0.480
硫化物晶体	MgS	MnS	CaS
a/nm	0.520	0.520	0.568

由表可知:r(S2-)____r(O2-)(填“>”或“<”),r(Mg2+)、r(Ca2+)、r(Mn2+)由大到小的的顺序是__________,r(S2-)为_____nm,r(Ca2+)为_____nm。

Answer 1

【答案】 N 18 S K sp3杂化 O元素电负性大于S元素，分子中O-H键电子对的电子云更偏向中心O原子，使斥力增大，键角增大 钙的原子半径较大且价电子数较少，金属键较弱 > r(Ca2+)>r(Mn2+)>r(Mg2+) 0.184 0.100

【解析】Ca是20号元素，核外有4个电子层，核外电子占据最高能层的符号是N, 根据核外电子排布规律，次外层不能超过18个电子，第一电离能S>Mg>Ca,第一电离能较大的是S故答案： N 18 S。

（2）钙元素的焰色反应呈砖红色,钾元素的焰色反应呈紫色，紫色的辐射波长比红色短，故答案：K。

（3）H2S和H2O分子构型都为V形,中心原子的杂化轨道数目都是4，都采用SP3杂化，O元素的电负性大于S,分子中O-H键电子对的电子中心氧原子，使斥力增大，导致H2O分子键角大于H2S分子。答案：sp3杂化 O元素电负性大于S元素，分子中O-H键电子对的电子云更偏向中心O原子，使斥力增大，键角增大 。

（4）钙的原子半径较大且价电子数较少，金属键较弱，使得金属钙的熔点，沸点等都比金属锰低，故钙的原子半径较大且价电子数较少，金属键较弱。

（5）由表可知，相同金属的晶胞参数中，氧化物的都小于硫化物的，因此:r(S2-)>r(O2-),根据不同金属氧化物的晶胞参数r(Mg2+)、r(Ca2+)、r(Mn2+)由大到小的顺序是r(Ca2+)>r(Mn2+)>r(Mg2+)，因为S2-是面心立方最紧密堆积方式，面对角线是S2-半径的4倍，即4r=0.520 r=0.184 nm；硫化钙属于氯化钠结构，根据晶胞的结构，晶胞参数= （Ca2+）==0.100 nm 答案：r(Ca2+)>r(Mn2+)>r(Mg2+) 0.184 0.100