Question

10．主族元素碳、氧、氮、氟、磷、硒及副族元素镍、铜元素在化学中有很重要的地位，回答下列问题：
（1）在基态¹⁴C原子中，核外存在2对自旋相反的电子，基态氮原子的价层电子排布图为．
（2）将F₂通入稀NaOH溶液中可生成OF₂，OF₂分子构型为V形，其中氧原子的杂化方式为：sp³．
（3）过渡金属配合物Ni（CO）_n的中心原子价电子数与配体提供电子总数之和为18，则n=5．CO与N₂结构相似，CO分子内σ键与π键个数之比为1：2．
（4）CuSO₄溶液能用作P₄中毒的解毒剂，反应可生成P的最高价含氧酸和铜，该反应的化学方程式是P₄+10CuSO₄+16H₂O=10Cu+4H₃PO₄+10H₂SO₄．
（5）H₂SeO₃的K₁和K₂分别为2.7×10^-3和2.5×10^-8，H₂SeO₄第一步几乎完全电离，K₂为1.2×10^-2，请根据结构与性质的关系解释H₂SeO₄比H₂SeO₃酸性强的原因： H₂SeO₃中的Se为+4价，而H₂SeO₄中的Se为+6价，正电性更高，导致Se-O-H中O的电子更向Se偏移，越易电离出H⁺．
（6）已知Cu₂O为半导体材料，在其立方晶胞内部有4个氧原子，其余氧原子位于面心和顶点，则该晶胞中有16个铜原子．
（7）用晶体的X射线衍射法对Cu的测定得到以下结果：Cu的晶胞为面心立方最密堆积（如图），已知该晶体的密度为9.00g•cm^-3，Cu的原子半径为$\frac{\sqrt{2}}{4}×\root{3}{\frac{4×64}{9.00{×N}_{A}}}$cm（阿伏加德罗常数为N_A，只要求列式表示）．

Answer 1

分析 （1）基态¹⁴C原子核外电子排布为1s²2s²2p²，同一轨道内最多有2个自旋相反的电子，可结合洪特规则和泡利不相容原理判断；N基态原子的价电子排布式2s²2p³，由此书写其价电子排布图；
（2）根据价层电子对互斥理论分析，先计算价层电子对数，再判断中心原子的杂化类型，及分子构型；
（3）利用Fe的价电子数和CO提供电子对数计算得出；根据CO的结构判断；
（4）CuSO₄溶液能用作P₄中毒的解毒剂，反应生成磷酸和铜；
（5）H₂SeO₃的分子结构为，Se为+4价，而H₂SeO₄的分子结构为，Se为+6价，后者Se原子吸电子能力强；
（6）根据O数目和Cu₂O中Cu和O的比例计算晶胞中Cu原子的数目；
（7）设铜原子半径为rcm，则晶胞的棱长2$\sqrt{2}$rcm，其体积为（2$\sqrt{2}$r）³；晶胞的质量=体积×密度；
铜的晶胞为面心立方最密堆积，一个晶胞能分摊到4个Cu原子，故铜的摩尔质量=$\frac{1}{4}$×晶胞质量×N_A，据此计算Cu原子的半径；

解答 解：（1）基态¹⁴C原子核外电子排布为1s²2s²2p²，核外存在2对自旋相反的电子，基态N原子的价电子排布图为，
故答案为：2；；
（2）OF₂分子中O原子的价层电子对数=2+$\frac{1}{2}$（6-2×1）=4，则O原子的杂化类型为sp³杂化，含有2个孤电子对，所以分子的空间构型为V形；
故答案为：V形；sp³；
（3）中心原子是铁原子，其价电子数是8，每个配体提供的电子数是2，8+2n=18，n=5；CO与N₂互为等电子体，所以含有一条σ键和两条π键，比值为1：2，
故答案为：5；1：2；
（4）CuSO₄溶液能用作P₄中毒的解毒剂，反应生成磷酸和铜，该反应的化学方程式是：P₄+10CuSO₄+16H₂O=10Cu+4H₃PO₄+10H₂SO₄，
故答案为：P₄+10CuSO₄+16H₂O=10Cu+4H₃PO₄+10H₂SO₄；
（5）H₂SeO₃的分子结构为，Se为+4价，而H₂SeO₄的分子结构为，Se为+6价，后者Se原子吸电子能力强，导致Se-O-H中的O原子更向Se偏移，则羟基上氢原子更容易电离出H⁺，
故答案为：H₂SeO₃中的Se为+4价，而H₂SeO₄中的Se为+6价，正电性更高，导致Se-O-H中O的电子更向Se偏移，越易电离出H⁺；
（6）该晶胞中O原子数为4×1+6×$\frac{1}{2}$+8×$\frac{1}{8}$=8，由Cu₂O中Cu和O的比例可知该晶胞中铜原子数为O原子数的2倍，即为16个，
故答案为：16；
（7）设铜原子半径为rcm，则晶胞的棱长2$\sqrt{2}$rcm，其体积为（2$\sqrt{2}$r）³；铜的晶胞为面心立方最密堆积，一个晶胞能分摊到4个Cu原子，则晶胞的质量为$\frac{4×64}{{N}_{A}}$g，晶胞的质量=体积×密度；（2$\sqrt{2}$r）³=$\frac{\frac{4×64}{{N}_{A}}}{9.0}$，Cu原子的半径r=$\frac{\sqrt{2}}{4}×\root{3}{\frac{4×64}{9.00{×N}_{A}}}$cm，故答案为：$\frac{\sqrt{2}}{4}×\root{3}{\frac{4×64}{9.00{×N}_{A}}}$．

点评 本题综合考查物质的结构与性质知识，涉及电子排布图、杂化轨道、等电子体的判断及晶胞的计算等，侧重于考查学生的分析能力和对基础知识的综合应用能力，题目难度中等，注意把握含氧酸酸性强弱的判断方法．