Question

13．根据已学知识，请你回答下列问题：

（1）写出原子序数最小的第Ⅷ族元素原子的原子结构示意图为：．
（2）写出3p轨道上有2个未成对电子的元素的符号：Si或S．
（3）某元素被科学家称之为人体微量元素中的“防癌之王”，其原子的外围电子排布是4s²4p⁴，该元素的名称是硒．
（4）根据VSEPR模型，H₃O⁺的分子立体结构为：三角锥形，SO₂的立体结构为：V形．
（5）金属铁的晶体在不同温度下有两种堆积方式，晶胞分别如图1所示．则体心立方晶胞和面心立方晶胞中实际含有的Fe原子个数之比为1：6；若两种晶体中最邻近的铁原子间距离相同，则体心立方晶胞和面心立方晶胞的密度之比为3$\sqrt{6}$：8．
（6）胆矾中既含有配位键，又含有氢键，其结构示意图可简单表示如图2，其中配位键和氢键均采用虚线表示．
①写出基态Cu原子的核外电子排布式：1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d¹⁰4s¹，
②写出胆矾晶体中水合铜离子的结构简式（用配位键表示）：．
（7）决定离子空间结构的因素有几何因素、电荷因素和离子键的纯粹程度．

Answer 1

分析 （1）第Ⅷ族元素有铁、钴、镍，原子序数最小的是铁，原子核外有26个电子，根据原子结构示意图的书写规则书写；
（2）3p轨道上有2个未成对电子时有两种情况，一种是另一个3p轨道上没有电子，一种是另一个3p轨道上充满电子，写出相应的元素符号；
（3）原子的外围电子排布是4s²4p⁴，处于第四周期IVA族；
（4）计算中心原子价层电子对数、孤电子对数，判断分子空间构型；
（5）利用均摊法计算晶胞中含有的原子个数；体心立方密堆积中体对角线长度为Fe原子直径的2倍，为晶胞棱长的$\sqrt{3}$倍，面心立方密堆积中面对角线长度为Fe原子直径的2倍，为晶胞棱长的$\sqrt{2}$倍，结合晶胞的密度等于晶胞中铁原子的质量与体积的比计算；
（6）①铜是29号元素，其原子核外有29个电子，根据构造原理书写其基态原子核外电子排布式；
②CuSO₄•5H₂O中铜离子含有空轨道，水分子含有孤对电子对，铜离子与水分子之间形成配位键，铜离子配体数为4；
（7）决定离子空间结构的因素有有三个方面：几何因素、电荷因素、离子键的纯粹程度．

解答 解：（1）第Ⅷ族元素有铁、钴、镍，原子序数最小的是铁，原子核外有26个电子，其原子结构示意图为，故答案为：；
（2）3p轨道上有2个未成对电子时有两种情况，一种是另一个3p轨道上没有电子，一种是另一个3p轨道上充满电子，所以当另一个3p轨道上没有电子，该原子是Si；一种是另一个3p轨道上充满电子，该原子是S，故答案为：Si或S；
（3）原子的外围电子排布是4s²4p⁴，说明该原子中各个轨道都充满电子，该原子核外电子数是34，所以是硒元素，故答案为：硒；
（4）根据VSEPR模型得，H₃O⁺的价层电子对=3+$\frac{1}{2}$（6-1-3×1）=4，有1个孤电子对，所以是三角锥形；SO₂的价层电子对=2+$\frac{1}{2}$（6-2×2）=3，有1个孤电子对，所以是V形，
故答案为：三角锥形；V形；
（5）体心立方晶胞中铁原子个数=1+8×$\frac{1}{8}$=2；面心立方晶胞中实际含有的Fe原子个数=6×$\frac{1}{2}$+8×$\frac{1}{8}$=4，所以体心立方晶胞和面心立方晶胞中实际含有的Fe原子个数之比1：2；
设体心立方中晶胞的棱长为x，铁原子的直径为A，则3x²=（2A）²，解得x=$\frac{2\sqrt{3}A}{3}$；
铁原子直径=A，所以其晶胞体积=R³，面心立方中晶胞的对角线为2A，则其边长=$\sqrt{2}$A，其晶胞体积=2$\sqrt{2}$A³．体心立方的密度与面心立方的密度之比=$\frac{2m}{（\frac{2\sqrt{3}A}{3}）^{3}}$：$\frac{4m}{2\sqrt{2}{A}^{3}}$=3$\sqrt{6}$：8，
故答案为：1：2； 3$\sqrt{6}$：8；
（6）①铜是29号元素，其原子核外有29个电子，根据构造原理知，其基态原子核外电子排布式为：1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d¹⁰4s¹，
故答案为：1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d¹⁰4s¹；
②CuSO₄•5H₂O中铜离子含有空轨道，水分子含有孤对电子对，铜离子与水分子之间形成配位键，铜离子配体数为4．水合铜离子的结构简式为，故答案为：；
（7）决定离子空间结构的因素有有三个方面：几何因素、电荷因素、离子键的纯粹程度，
故答案为：几何因素；电荷因素．

点评 本题是对物质结构与性质的考查，涉及核外电子排布、配合物的成键情况、空间构型判断、晶胞的计算等，掌握均摊法进行晶胞有关计算，难度中等．