Question

11．鈦、鉻、鐵、溴、銅等金屬及其化合物在工業(yè)上有重要用途．
（1）制備CrO₂Cl₂的反應(yīng)為：K₂Cr₂O₂+3CCl₄=2KCl+2CrO₂Cl₂+3COCl₂↑．
①上述化學(xué)方程式中非金屬元素電負(fù)性由大到小的順序是O＞Cl＞C（用元素符號(hào)表示）．
②COCl₂分子中所有原子均滿(mǎn)足8電子構(gòu)型，COCl₂分子中σ鍵和π鍵的個(gè)數(shù)比為3：1，中心原子的雜化方式為sp²雜化．
（2）NiO、FeO的晶體結(jié)構(gòu)均與氯化鈉的晶體結(jié)構(gòu)相同，其中Ni²⁺和Fe²⁺的離子半徑分別為6.9×10^-2nm和7.8×10^-2nm．則熔點(diǎn)：NiO＞FeO（填”＜”、“=”或“＞”）．
（3）Ni和La的合金晶細(xì)胞結(jié)構(gòu)如圖1所示．

①該晶體的化學(xué)式為L(zhǎng)aNi₅．
②已知該物質(zhì)的摩爾質(zhì)量M gmol^-1，密度為d gcm^-3．設(shè)N_A為阿伏伽德羅常數(shù)的值，則該晶胞的體積是$\frac{M}{d{N}_{A}}$cm³（用含M、d、N_A的代數(shù)式表示）．
（4）銅晶體中原子的堆積方式如圖2所示．
①基態(tài)銅原子的電子排布式為3d¹⁰4s¹． 
②每個(gè)銅原子周?chē)�距離最近的銅原子數(shù)目12．
（5）某M原子的外圍電子排布式為3S²3p⁵，銅與M形成化合物的晶胞如圖3所示（黑點(diǎn)代表銅原子，空心圓代表M原子）．
①該晶體的化學(xué)式為CuCl．
②已知銅和M電負(fù)性分別為1.9和3.0，則銅與M形成的化合物屬于共價(jià)（填“離子”或“共價(jià)”）化合物．
③已知該晶體的密度pgcm^-3，阿伏伽德羅常數(shù)的值為N_A，則該晶體中銅元子與M原子之間的最短距離為$\frac{1}{4}$×$\sqrt{3}$×$\root{3}{\frac{4×（64+36.5）}{p{N}_{A}}}$×10¹⁰ pm（只寫(xiě)計(jì)算式）．

Answer 1

分析 （1）①同周期自左而右電負(fù)性增大，Cl、O形成的化合物中O元素表現(xiàn)負(fù)價(jià)，對(duì)鍵合電子吸引更大；
②COCl₂分子中所有原子均滿(mǎn)足8電子構(gòu)型，結(jié)構(gòu)式為，單鍵為σ鍵，雙鍵含有1個(gè)σ鍵和、1個(gè)π鍵，C原子形成3個(gè)σ鍵，沒(méi)有孤對(duì)電子，雜化軌道數(shù)目為3；
（2）離子電荷相等，離子半徑越小，晶格能越大，熔沸點(diǎn)越高；
（3）①根據(jù)均攤法計(jì)算晶胞中Ni、La原子數(shù)目，進(jìn)而確定化學(xué)式；
②結(jié)合晶胞含有原子數(shù)目，表示出晶胞質(zhì)量，結(jié)合m=ρV計(jì)算晶胞體積；
（4）①Cu的核外電子數(shù)為29，處于周期表中第四周期IB族；
②Cu原子堆積方式為面心立方密堆積；
（5）某M原子的外圍電子排布式為3S²3p⁵，則M為Cl．
①根據(jù)均攤法計(jì)算晶胞中Cu、Cl原子數(shù)目，進(jìn)而確定化學(xué)式；
②一般兩個(gè)元素的電負(fù)性相差大于1.7的兩種元素形成化合物時(shí)形成離子鍵，小于1.7的兩種元素形成共價(jià)鍵；
③Cu原子與周?chē)��?個(gè)Cl原子形成正四面體結(jié)構(gòu)，四面體中心Cu原子與頂點(diǎn)氯原子距離最近，四面體中心的Cu原子與晶胞頂點(diǎn)Cl原子連線處于晶胞體對(duì)角線上，且距離為體對(duì)角線長(zhǎng)度的$\frac{1}{4}$，而體對(duì)角線長(zhǎng)度為晶胞棱長(zhǎng)的$\sqrt{3}$倍，結(jié)合晶胞含有原子數(shù)目表示出晶胞質(zhì)量，結(jié)合m=ρV計(jì)算．

解答 解：（1）①同周期自左而右電負(fù)性增大，Cl、O形成的化合物中O元素表現(xiàn)負(fù)價(jià)，對(duì)鍵合電子吸引更大，氧元素電負(fù)性大于Cl的，故電負(fù)性：O＞Cl＞C，
故答案為：O＞Cl＞C；
②COCl₂分子中所有原子均滿(mǎn)足8電子構(gòu)型，結(jié)構(gòu)式為，單鍵為σ鍵，雙鍵含有1個(gè)σ鍵和、1個(gè)π鍵，則σ鍵和π鍵的個(gè)數(shù)比為3：1，C原子形成3個(gè)σ鍵，沒(méi)有孤對(duì)電子，雜化軌道數(shù)目為3，采取sp²雜化，
故答案為：3：1；sp²雜化；
（2）NiO、FeO的晶體結(jié)構(gòu)均與氯化鈉的晶體結(jié)構(gòu)相同，均屬于離子化合物，離子電荷相等，Ni²⁺的離子半徑小于Fe²⁺的離子半徑，故NiO的晶格能大于FeO的晶格能，故熔沸點(diǎn)NiO＞FeO，
故答案為：＞；
（3）①晶胞中Ni處于體心與面上，La處于頂點(diǎn)，則晶胞中Ni原子數(shù)目為1+8×$\frac{1}{2}$=4、La原子數(shù)目為8×$\frac{1}{8}$=1，故化學(xué)式為：LaNi₅，
故答案為：LaNi₅；
②該物質(zhì)的摩爾質(zhì)量M gmol^-1，晶胞質(zhì)量為$\frac{M}{{N}_{A}}$g，密度為d gcm^-3，則該晶胞的體積是$\frac{M}{{N}_{A}}$g÷d gcm^-3=$\frac{M}{d{N}_{A}}$cm³，
故答案為：$\frac{M}{d{N}_{A}}$；
（4）①Cu的核外電子數(shù)為29，處于周期表中第四周期IB族，價(jià)電子排布式為：3d¹⁰4s¹，
故答案為：3d¹⁰4s¹；
②Cu原子堆積方式為面心立方密堆積，以頂點(diǎn)原子為研究，與之相鄰的原子出面心，每個(gè)頂點(diǎn)為8個(gè)晶胞共用，每個(gè)面心為2個(gè)晶胞共用，則其周?chē)�距離最近的銅原子數(shù)目為$\frac{3×8}{2}$=12，
故答案為：12；
（5）某M原子的外圍電子排布式為3S²3p⁵，則M為Cl．
①根據(jù)均攤法，晶胞中Cu原子數(shù)目為4、Cl原子數(shù)目為8×$\frac{1}{8}$+6×$\frac{1}{2}$=4，則化學(xué)式為CuCl，
故答案為：CuCl；
②銅和Cl電負(fù)性分別為1.9和3.0，二者電負(fù)性相差3.0-1.9=1.1＜1.7，則CuCl屬于共價(jià)化合物，
故答案為：共價(jià)；
③Cu原子與周?chē)��?個(gè)Cl原子形成正四面體結(jié)構(gòu)，四面體中心Cu原子與頂點(diǎn)氯原子距離最近，四面體中心的Cu原子與晶胞頂點(diǎn)Cl原子連線處于晶胞體對(duì)角線上，且距離為體對(duì)角線長(zhǎng)度的$\frac{1}{4}$，而體對(duì)角線長(zhǎng)度為晶胞棱長(zhǎng)的$\sqrt{3}$倍，晶胞質(zhì)量為4×$\frac{64+36.5}{{N}_{A}}$g，設(shè)晶胞棱長(zhǎng)為a cm，則4×$\frac{64+36.5}{{N}_{A}}$g=pgcm^-3×（a cm）³，解得a=$\root{3}{\frac{4×（64+36.5）}{p{N}_{A}}}$，則該晶體中銅元子與M原子之間的最短距離為$\frac{1}{4}$×$\sqrt{3}$×$\root{3}{\frac{4×（64+36.5）}{p{N}_{A}}}$cm=$\frac{1}{4}$×$\sqrt{3}$×$\root{3}{\frac{4×（64+36.5）}{p{N}_{A}}}$×10¹⁰cm，
故答案為：$\frac{1}{4}$×$\sqrt{3}$×$\root{3}{\frac{4×（64+36.5）}{p{N}_{A}}}$×10¹⁰．

點(diǎn)評(píng) 本題是對(duì)物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)的考查，涉及電負(fù)性、化學(xué)鍵、雜化方式、晶體類(lèi)型與性質(zhì)、晶胞計(jì)算等，注意根據(jù)氧化物判斷氧與氯的電負(fù)性，（5）中計(jì)算為難點(diǎn)，需要學(xué)生具備一定的空間想象與數(shù)學(xué)計(jì)算能力．