Question

1915年诺贝尔物理学奖授予Henry Bragg和Lawrence Bragg，以表彰他们用X射线对晶体结构的分析所作的贡献．
（一）科学家通过X射线探明，NaCl、KCl、MgO、CaO晶体结构相似，其中三种晶体的晶格能数据如下表：

晶体	NaCl	KCl	CaO
晶格能/（kJ?mol-1）	786	715	3401

四种晶体NaCl、KCl、MgO、CaO熔点由高到低的顺序是

 

＞

 

＞

 

＞

 

，Na、Mg、Al第一电离能I从小到大的排列顺序是

 

＞

 

＞

 

．
（二）科学家通过X射线推测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1，其中配位键和氢键均采用虚线表示．

（1）请在如图1中标出配位键（用“→”表示配位键，并且“→”从配体指向中心体）；金属铜采用如图2所示中的

 

（填字母代号）堆积方式．
（2）已知[Cu（NH₃）₄]²⁺具有对称的空间构型，[Cu（NH₃）₄]²⁺中的两个NH₃被两个Cl^-取代，能得到两种不同结构的产物，则[Cu（NH₃）₄]²⁺的空间构型为

 

．
（3）如图3是铜的某种氧化物的晶胞结构示意图，可确定该晶胞中阴离子的个数为

 

．
（4）SO₄^2-的空间构型是

 

．

Answer 1

考点：晶体的类型与物质熔点、硬度、导电性等的关系,判断简单分子或离子的构型,晶胞的计算

专题：化学键与晶体结构

分析：（一）影响晶体晶格能大小的因素有离子半径以及离子所带电荷的多少，晶格能越大熔点越高；同一周期从左到右，第一电离能逐渐增大，第IIA族与第IIIA反常；
（二）（1）Cu²⁺提供空轨道，水中氧原子提供孤对电子；Cu为面心立方密堆积；
（2）形成4个配位键，具有对称的空间构型，可能为平面正方形或正四面体，如为正四面体，[Cu（NH₃）₄]²⁺中的两个NH₃被两个Cl^-取代，只有一种结构；
（3）利用均摊法分析晶胞的结构；
（4）计算S原子价层电子对数与孤对电子，判断SO₄^2-的空间结构．

解答： 解：（1）离子半径Mg²⁺＜Na⁺＜O^2-＜Ca²⁺＜Cl^-；离子电荷数Na⁺=Cl^-＜O^2-=Mg²⁺=Ca²⁺，离子晶体的离子半径越小，带电荷数越多，晶格能越大，则晶体的熔沸点越高，则有NaCl、KCl、MgO、CaO熔点由高到低的顺序是MgO＞CaO＞NaCl＞KCl；同一周期从左到右，第一电离能逐渐增大，第IIA族与第IIIA反常，所以第一电离能：
Mg＞Al＞Na；
故答案为：MgO＞CaO＞NaCl＞KCl；Mg；Al；Na；
（二）（1）Cu²⁺提供空轨道，水中氧原子提供孤对电子，形成配位键，水合铜离子的结构简式为：；Cu为面心立方密堆积，配位数为12，故C符合；
故答案为：；C；
（2）形成4个配位键，具有对称的空间构型，可能为平面正方形或正四面体，如为正四面体，[Cu（NH₃）₄]²⁺中的两个NH₃被两个Cl^-取代，只有一种结构，所以应为平面正方形，故答案为：平面正方形；
（3）从图中可以看出阴离子在晶胞有四类：顶点（8个）、棱上（4个）、面上（2个）、体心（1个），根据立方体的分摊法，可知该晶胞中阴离子数目为

1

8

×8+

1

4

×4+

1

2

×2+1=4，故答案为：4；
（4）SO₄^2-中中心原子S的价层电子对数=4+

6+2-2×4

2

=4、孤电子对数为0，所以为正四面体结构，
故答案为：正四面体．

点评：本题考查了离子晶体的熔点比较、第一电离能的比较、常见轨道杂化类型、以及离子晶体的晶胞结构、化学键、物质性质、配合物成键状况的了解，题目难度中等，学习中注意加强对晶胞以及晶体结构的分析．