Question

15．（1）過渡金屬元素鐵能形成多種配合物，如：[Fe（H₂NCONH₂）₆]（NO₃）₃[三硝酸六尿素合鐵（Ⅲ）]和Fe（CO）_x等．
①基態(tài)Fe³⁺的M層電子排布式為3s²3p⁶3d⁵．
②尿素（H₂NCONH₂）分子中C、N原子的雜化方式分別是sp²、sp³；C、N、O 三種元素的第一電離能由大到小的順序?yàn)镹＞O＞C
③Fe（CO）_x常溫下呈液態(tài)，熔點(diǎn)為-20.5℃，沸點(diǎn)為103℃，易溶于非極性溶劑，據(jù)此可判斷Fe（CO）_x晶體屬于分子晶體（填晶體類型）
（2）O和Na形成的一種只含有離子鍵的離子化合物的晶胞結(jié)構(gòu)如圖1，距一個陰離子周圍最近的所有陽離子為頂點(diǎn)構(gòu)成的幾何體為立方體．已知該晶胞的密度為ρ g/cm³，阿伏加德羅常數(shù)為N_A，求晶胞邊長a=$\root{3}{\frac{246}{ρ•{N}_{A}}}$cm． （用含ρ、N_A的計(jì)算式表示）
（3）下列說法正確的是A
A．因?yàn)榫Ц衲蹸aO比KCl高，所以KCl比CaO熔點(diǎn)低
B．SO₂與CO₂的化學(xué)性質(zhì)類似，分子結(jié)構(gòu)也都呈直線型，相同條件下SO₂的溶解度更大
C．分子晶體中，共價鍵鍵能越大，該分子晶體的熔沸點(diǎn)越高
（4）圖2是Na、Cu、Si、H、C、N等元素單質(zhì)的熔點(diǎn)高低的順序，其中c、d均是熱和電的良導(dǎo)體．

①圖中d單質(zhì)的晶體堆積方式類型是面心立方最密堆積．
②單質(zhì)a、b、f 對應(yīng)的元素以原子個數(shù)比1：1：1形成的分子中含2個σ鍵，2個π鍵．
③圖3是上述六種元素中的一種元素形成的含氧酸的結(jié)構(gòu)，請簡要說明該物質(zhì)易溶于水的原因：硝酸分子是極性分子，易溶于極性溶劑的水中，硝酸分子中氫氧鍵易與水分子間形成氫鍵．
（5）如圖4是某金屬氧化物的晶體結(jié)構(gòu)示意圖．圖中，小球代表金屬原子，大球代表氧原子，細(xì)線框出其晶胞，則金屬原子的配位數(shù)4．該金屬氧化物的化學(xué)式為MO（金屬用M表示）

Answer 1

分析 （1）①Fe原子核外電子數(shù)為26，原子形成陽離子先按能層高低失去電子，能層越高的電子越容易失去，同一能層中按能級高低失去電子，能級越高越容易失去；
②根據(jù)價層電子對互斥理論確定其雜化方式；同周期從左到右第一電離能增大，但是第IIA與IIIA、第VA與VIA族反常；
③分子晶體的熔沸點(diǎn)較低．
（2）O和Na形成的一種只含有離子鍵的離子化合物為Na₂O，該晶胞結(jié)構(gòu)中黑球有8×$\frac{1}{8}$+6×$\frac{1}{2}$=4，白球在內(nèi)部，共有8個，所以黑球?yàn)镺^2-，以晶胞中上面心O^2-離子為研究對象，距一個O^2-周圍最近的Na⁺離子有8個，位于晶胞中上層4個Na⁺及上面晶胞中的下層4個Na⁺，8個Na⁺離子構(gòu)成的幾何體中每個都是正方形，形成立方體結(jié)構(gòu)；計(jì)算晶胞的質(zhì)量，棱長=$\root{3}{\frac{m}{ρ}}$．
（3）A．離子晶體的晶格能與電荷成正比、與離子半徑成反比；
B．SO₂是V型結(jié)構(gòu)、CO₂分子結(jié)構(gòu)呈直線型；
C．分子晶體中，分子晶體的熔．沸點(diǎn)越高與其相對分子質(zhì)量成正比．
（4）①一般來說，分子晶體的熔點(diǎn)較小，金屬晶體的熔點(diǎn)較大，原子晶體的熔點(diǎn)最高，金屬為熱和電的良導(dǎo)體，c、d均是熱和電的良導(dǎo)體，則c和d是金屬，鈉的熔點(diǎn)小于銅，所以d是銅，根據(jù)銅的晶胞結(jié)構(gòu)確定其堆積方式；
②根據(jù)熔點(diǎn)知，a是H元素，b是N元素，f是C元素，a、b、f 對應(yīng)的元素以原子個數(shù)比1：1：1形成的分子為HCN，其結(jié)構(gòu)為H-C≡N，共價單鍵為σ鍵，共價雙鍵中一個是σ鍵一個是π鍵；
③根據(jù)圖知，該含氧酸中含有羥基，羥基和水中氧原子易形成氫鍵．
（5）由晶胞結(jié)構(gòu)可知，每個金屬原子周圍有4個O原子，利用均攤法計(jì)算晶胞中原子數(shù)目，再寫出化學(xué)式．

解答 解：（1）①Fe原子核外有26個電子，核外電子排布為1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁶4s²，F(xiàn)e原子失去4s能級2個電子、3d能級1個電子形成Fe³⁺，F(xiàn)e³⁺電子排布式為1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁵，則M層電子排布式為：3s²3p⁶3d⁵，
故答案為：3s²3p⁶3d⁵；
②尿素（H₂NCONH₂）分子中C原子含有3個σ鍵且不含孤電子對，所以其雜化方式為sp²，N原子分別含有3個，σ鍵且含有一個孤電子對，所以N原子采用sp³雜化，；
同周期從左到右第一電離能增大，但是第IIA與IIIA、第VA與VIA族反常，則C、N、O 三種元素的第一電離能由大到小的順序?yàn)镹＞O＞C；
故答案為：sp²；sp³；N＞O＞C；
③，根據(jù)題給信息知，該物質(zhì)的熔沸點(diǎn)較低，所以為分子晶體，
故答案為：分子晶體；
（2）由Na₂O晶胞結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)可知，晶胞中黑色球數(shù)目=8×$\frac{1}{8}$+6×$\frac{1}{2}$=4，白色球數(shù)目=8，故白色球?yàn)镹a⁺離子、黑色球?yàn)镺^2-，以晶胞中上面心O^2-離子為研究對象，距一個O^2-周圍最近的Na⁺離子有8個，位于晶胞中上層4個Na⁺及上面晶胞中的下層4個Na⁺，8個Na⁺離子構(gòu)成的幾何體中每個都是正方形，形成立方體結(jié)構(gòu)；
該晶胞質(zhì)量=4×$\frac{62}{{N}_{A}}$g，該晶胞的密度為ρ g•cm^-3，則晶胞邊長a=$\root{3}{\frac{4×\frac{62}{{N}_{A}}}{ρ}}$=$\root{3}{\frac{246}{ρ•{N}_{A}}}$cm，
故答案為：立方體；$\root{3}{\frac{246}{ρ•{N}_{A}}}$；
（3）A．離子晶體的晶格能與電荷成正比、與離子半徑成反比，鈣離子電荷大于鉀離子、鈣離子半徑小于鉀離子，O離子電荷大于Cl離子、氧離子半徑小于氯離子，KCl比CaO晶格能小，KCl比CaO熔點(diǎn)低，故正確；
B．SO₂是V型結(jié)構(gòu)、CO₂分子結(jié)構(gòu)呈直線型，故錯誤；
C．分子晶體中，分子晶體的熔．沸點(diǎn)越高與其相對分子質(zhì)量成正比，與化學(xué)鍵大小無關(guān)，故錯誤；
故選A．
（4）①d單質(zhì)是熱和電的良導(dǎo)體，且熔點(diǎn)較高，則為銅，銅為面心立方最密堆積，故答案為：面心立方最密堆積；
②根據(jù)熔點(diǎn)知，a是H元素，b是N元素，f是C元素，a、b、f 對應(yīng)的元素以原子個數(shù)比1：1：1形成的分子為HCN，其結(jié)構(gòu)為H-C≡N，共價單鍵為σ鍵，共價雙鍵中一個是σ鍵一個是π鍵，三鍵中一個是σ鍵兩個是π鍵，所以該分子中含有2個σ鍵2個π鍵，
故答案為：2；2；
③根據(jù)圖知，該分子中含有一個氫原子、三個氧原子和一個氮原子，為硝酸分子，硝酸分子正負(fù)電荷重心不重合，為極性分子，且硝酸和水能形成氫鍵而增大硝酸的溶解性，
故答案為：硝酸分子是極性分子，易溶于極性溶劑的水中，硝酸分子中氫氧鍵易與水分子間形成氫鍵．
（5））由晶胞結(jié)構(gòu)可知，每個金屬原子周圍有4個O原子，金屬原子的配位數(shù)為4；
從圖中看出金屬原子在面心上有4個原子，體心有2個原子，故晶胞中金屬原子數(shù)=4×$\frac{1}{2}$+2=4，氧原子在棱上有8個原子，體心2個，故晶胞中氧原子數(shù)=8×$\frac{1}{4}$+2=4，則化學(xué)式為MO．
故答案為：4；MO．

點(diǎn)評 本題考查物質(zhì)結(jié)構(gòu)和性質(zhì)，涉及基態(tài)原子核外電子排布、價層電子對互斥理論、配合物成鍵、晶體性質(zhì)和晶胞的計(jì)算等知識點(diǎn)，這些是學(xué)習(xí)難點(diǎn)，也是考查重點(diǎn)，難度中等．