Question

18．如圖依次為硫氰酸、異硫氰酸的分子結(jié)構(gòu)，金剛石、CuO的晶胞結(jié)構(gòu)．
請(qǐng)回答下列問題：
（1）基態(tài)Cu原子的價(jià)電子排布式是3d¹⁰4s¹，上述圖中五種主族元素，第一電離能比同周期相鄰兩種元素都小的元素是O、S．
（2）下列有關(guān)硫氰酸、異硫氰酸的敘述中，錯(cuò)誤的是②．
①硫氰酸分子中含有σ鍵、π鍵數(shù)目之比為3：2
②硫氰酸分子中，硫元素與碳元素的原子均為SP雜化
③硫氰酸與異硫氰酸互為同分異構(gòu)體
④硫氰酸與異硫氰酸兩者的沸點(diǎn)比較，異硫氰酸的沸點(diǎn)較高
（3）SCN^-離子常作配體，如檢驗(yàn)Fe³⁺，SCN^-離子中能作配體的原子有S、N．
（4）假設(shè)金剛石晶胞中相鄰的碳原子緊密相切，則金剛石晶胞圖中空間利用率34%（保留兩位有效數(shù)字）（$\sqrt{3}$=1.732）
（5）CuO為四方晶胞（a=b≠c，α=β=γ=90°）圖中黑點(diǎn)代表氧（填寫“氧”或“銅”），白點(diǎn)的配位數(shù)為4，CuO的密度是6.6g•cm^-3（保留兩位有效數(shù)字）

Answer 1

分析 （1）Cu原子核外電子數(shù)為29，根據(jù)能量最低原理書寫；同周期隨原子序數(shù)增大，元素第一電離能呈增大趨勢，但ⅡA族、ⅤA族分別為全滿、半滿穩(wěn)定狀態(tài)，第一電離能高于同周期相鄰元素的；
（2）①單鍵為σ鍵，雙鍵含有1個(gè)σ鍵、1個(gè)π鍵數(shù)；
②硫氰酸分子中，S、C原子均形成2個(gè)σ鍵，S原子含有2對(duì)孤電子對(duì)，而碳原子沒有孤對(duì)電子，硫原子雜化軌道數(shù)目為4，C原子雜化軌道數(shù)目為2；
③分子式相同、結(jié)構(gòu)不同的化合物互為同分異構(gòu)體；
④異硫氰酸分子之間形成氫鍵，硫氰酸分子之間不能形成氫鍵；
（3）能作配體的原子含有孤對(duì)電子；
（4）根據(jù)均攤法計(jì)算晶胞中C原子數(shù)目，令碳原子直徑為a，計(jì)算晶胞中C原子總體積，碳原子與周圍的4個(gè)原子形成正四面體結(jié)構(gòu)，中心碳原子與正四面體頂點(diǎn)原子相鄰，其連線處于體對(duì)角線上，且為對(duì)角線長的$\frac{1}{4}$，故體對(duì)角線長為4a，故棱長為$\frac{4\sqrt{3}}{3}$a，則晶胞體積為（$\frac{4\sqrt{3}}{3}$a）³，再計(jì)算晶胞體積，晶胞空間利用率=$\frac{原子總體積}{晶胞體積}$×100%；
（5）Cu原子半徑大于氧原子半徑；CuO中Cu、Oy原子配位數(shù)相等；根據(jù)均攤法計(jì)算晶胞中Cu、O原子數(shù)目，表示出晶胞質(zhì)量，再根據(jù)ρ=$\frac{m}{V}$計(jì)算．

解答 解：（1）Cu原子核外電子數(shù)為29，價(jià)電子排布式是為3d¹⁰4s¹，同周期隨原子序數(shù)增大，元素第一電離能呈增大趨勢，但ⅡA族、ⅤA族分別為全滿、半滿穩(wěn)定狀態(tài)，第一電離能高于同周期相鄰元素的，故五種主族元素，第一電離能比同周期相鄰兩種元素都小的元素是O、S，
故答案為：3d¹⁰4s¹；O、S；
（2）①單鍵為σ鍵，雙鍵含有1個(gè)σ鍵、1個(gè)π鍵數(shù)，硫氰酸分子中含有σ鍵、π鍵數(shù)目之比為3：2，故正確；
②硫氰酸分子中，S、C原子均形成2個(gè)σ鍵，S原子含有2對(duì)孤電子對(duì)，而碳原子沒有孤對(duì)電子，硫原子雜化軌道數(shù)目為4，C原子雜化軌道數(shù)目為2，S原子采取sp³雜化，C原子采取sp雜化，故錯(cuò)誤；
③硫氰酸與異硫氰酸分子式相同，二者結(jié)構(gòu)不同，互為同分異構(gòu)體，故正確；
④異硫氰酸分子之間形成氫鍵，硫氰酸分子之間不能形成氫鍵，故異硫氰酸的沸點(diǎn)較高，故正確，
故答案為：②；
（3）SCN^-離子中S原子、N原子均含有孤對(duì)電子，均可以作配體原子，
故答案為：S、N；
（4）一個(gè)晶胞中含碳原子數(shù)為8×$\frac{1}{8}$+6×$\frac{1}{2}$+4=8，令碳原子直徑為a，晶胞中C原子總體積=8×$\frac{4}{3}$π（$\frac{a}{2}$）³，碳原子與周圍的4個(gè)原子形成正四面體結(jié)構(gòu)，中心碳原子與正四面體頂點(diǎn)原子相鄰，其連線處于體對(duì)角線上，且為對(duì)角線長的$\frac{1}{4}$，故體對(duì)角線長為4a，故棱長為$\frac{4\sqrt{3}}{3}$a，則晶胞體積為（$\frac{4\sqrt{3}}{3}$a）³，晶胞空間利用率={[8×$\frac{4}{3}$π（$\frac{a}{2}$）³]÷（$\frac{4\sqrt{3}}{3}$a）³}×100%≈34%，
故答案為：34%；
（5）Cu原子半徑大于氧原子半徑，故黑色球?yàn)镺元素，CuO中Cu、O原子配位數(shù)相等，黑色球配位數(shù)為4，則白點(diǎn)的配位數(shù)為4，晶胞中Cu原子數(shù)、O原子數(shù)目均為4，晶胞質(zhì)量為4×$\frac{80}{6.02×1{0}^{23}}$g，則晶胞密度為4×$\frac{80}{6.02×1{0}^{23}}$g÷[（400×10^-10cm）²×500×10^-10cm]=6.6g•cm^-3，
故答案為：氧；4；6.6．

點(diǎn)評(píng) 本題是對(duì)物質(zhì)結(jié)構(gòu)的考查，涉及核外電子排布、電離能、化學(xué)鍵、配合物、雜化方式、分子結(jié)構(gòu)與性質(zhì)、晶胞計(jì)算等，是對(duì)學(xué)生綜合能力的考查，（4）中計(jì)算為易錯(cuò)點(diǎn)、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．