Question

【题目】[化学——选修3：物质结构与性质]（15分）

已知：A、B、C、D四种元素，原子序数依次增大。A是短周期元素中金属性最强的元素，B元素3p能级半充满；C是所在周期电负性最大的元素；D是第四周期未成对电子最多的元素。试回答下列有关问题：

（1）写出D元素价电子的电子排布式___________。

（2）D可形成化合物[D(H2O)6](NO3)3。

①[D(H2O)6](NO3)3中阴离子的立体构型是 。NO3中心原子的轨道杂化类型为 。

②在[D(H2O)6]3+中D3+与H2O之间形成的化学键称为____ __，1 mol [D(H2O)6] 3+中含有的σ键有 mol。

（3）已知B、C两种元素形成的化合物通常有两种。这两种化合物中 (填化学式)为非极性分子。另一种物质的电子式为 。

（4）由A、C两元素形成的化合物组成的晶体中，阴、阳离子都具有球型对称结构，它们都可以看做刚性圆球，并彼此“相切”。如下图所示为A、C形成化合物的晶胞结构图以及晶胞的剖面图：

晶胞中距离一个A+最近的C有______个，这些C围成的图形是________；若晶体密度为ρ g·cm3，阿伏加德罗常数的值用NA表示，则A+的离子半径为_______cm(用含NA与ρ的式子表达)。

Answer 1

【答案】（1）3d54s1(2分)

（2）①平面三角形(1分) sp2杂化(1分) ②配位键(1分) 18(2分)

（3）PCl5(1分) (1分)

（4）6(2分) 正八面体(2分) (2分)

【解析】A是短周期中原子半径最大的元素，则A为钠元素；B元素3p能级半充满且原子序数比A大，则B为磷元素；D是第四周期未成对电子最多的元素，则D的电子排布为[Ar]3d54s1，该元素为铬；C只能位于第三周期，该周期电负性最大的元素是氯元素。

（1）D为铬元素，其价电子排布为3d54s1。（2）①NO3中心原子氮原子的价电子对数为=3，所以N原子为sp2杂化轨道，对应的立体构型是平面三角形。②在[Cr(H2O)6]3+中Cr3+有空的原子轨道，而H2O分子的氧原子有孤对电子，H2O中的孤对电子填充Cr3+的空轨道而形成配位键，[D(H2O)6]3+中6个配位键都是σ键，每个水分子内氧原子与氢原子形成2个σ键，因此1 mol [D(H2O)6] 3+中含有18 mol的σ键。（3）B、C形成的两种常见化合物为PCl5和PCl3，其中PCl5分子中磷原子的价电子全部参与成键，没有孤对电子，磷原子与氯原子形成5个共价键，空间构型为三角双锥形，电荷分布对称，正负电荷重心重合，所以是非极性分子。PCl3中磷原子有3个电子与氯原子共用，形成3个共价键，有一对孤对电子，是极性分子，其电子式为：。（4）A、C两元素形成的化合物为NaCl，从晶胞结构看，黑球半径小代表Na+，白球半径大代表Cl，现选定立方体中心的Na+作为研究对象，则距离该Na+最近的Cl分别位于6个面的面心，这6个Cl围成一个正八面体。晶胞中的1个Na+位于体心，12个Na+分别位于12条棱的中点，根据均摊法可求得该晶胞拥有的Na+数为：1+12×=4；晶胞中6个面的面心各有1个Cl，八个顶点各有一个Cl，同理可求得该晶胞拥有的Cl数为：6×+8×=4；设晶胞的边长为a，则由密度公式可得ρ ·a3 = 4×，变形得a=，从晶胞截面图得 a=2r++2r(r+、r分别表示Na+和Cl的半径)，4r=(4r为截面对角线长度)，则r+=(a2r)= ，此即为所求的Na+半径。