Question

【题目】科学的进步离不开技术的突破。原子光谱、核磁共振、X射线衍射、量子计算等技术的发展与应用都推进了结构的研究。如过渡元素原子结构、超分子结构、晶体结构研究等。

（1）过渡元素Ni原子的基态电子排布式为____________________，Ni的核外电子由基态跃迁至激发态时产生的光谱是__________（填“吸收”或“发射”）光谱。

（2）胍鎓离子[C(NH2)3+]可以与甲基磺酸根（CH3SO3－）形成超分子晶体，其局部结构如图所示。

①组成该晶体的元素中第一电离能最大的是_____________，其中C的杂化类型有_______________。

②元素C、N、S的简单氢化物在水中的溶解度从大到小的顺序为__________，原因是__________。

（3）近年研究人员通过量子化学计算预测并合成了化合物Na2He，经X射线衍射分析其晶胞结构如图所示。

①晶胞中Na堆积形成__________（填形状）空隙，He占据一半空隙，另一半由e－占据。已知Na2He晶体不能导电，理由是_________________________。

②已知晶胞边长为a nm，晶胞中Na的半径为b nm，则He的半径为__________nm（列出计算式即可）。

Answer 1

【答案】 [Ar]3d84s2(或1s22s22p63s23p63d84s2) 吸收 N sp2、sp3 NH3＞H2S＞CH4 CH4为非极性分子，NH3、H2S均为极性分子，且NH3能与水形成氢键 立方体 没有自由移动的离子和电子（

【解析】（1）Ni的原子序数为28，根据能量最低原理可写出电子排布式为[Ar]3d84s2或1s22s22p63s23p63d84s2；原子吸收可见光和紫外光，可以使核外电子由基态跃迁到激发态，相应于不同能级之间的跃迁都需吸收一定波长的光，Ni的核外电子由基态跃迁至激发态时产生的光谱是吸收光谱；（2）①组成该晶体的元素有C、H、N、O、S，O、S 属于同一主族元素，同一主族元素的第一电离能从上而下依次减小，故O>S；C、N、O属于同一周期元素且原子序数依次减小，同一周期元素的第一电离能随着原子序数的增大而增大，但第ⅤA族的大于第ⅥA族的，所以其第一电离能大小顺序是N＞O＞C，故第一电离能最大的是N，其中甲基中的碳为sp3杂化，[C(NH2)3+]中C为sp2杂化；②元素C、N、S的简单氢化物在水中的溶解度从大到小的顺序为NH3＞H2S＞CH4，原因是CH4为非极性分子，NH3、H2S均为极性分子，且NH3能与水形成氢键；（3）①由图可知，晶胞中Na堆积形成立方体空隙，He占据一半空隙，另一半由e－占据。Na2He晶体中没有自由移动的离子和电子，因此不能导电；②已知晶胞边长为anm，Na与He原子之间的距离为nm，晶胞中Na的半径为bnm，则He的半径为nm。