Question

2．1915年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)授予Henry Bragg和Lawrence Bragg，以表彰他們用X射線對晶體結(jié)構(gòu)的分析所作的貢獻(xiàn)．
（1）科學(xué)家通過X射線探明，NaCl、KCl、MgO、CaO晶體結(jié)構(gòu)相似，其中三種晶體的晶格能數(shù)據(jù)如下表：

晶體	NaCl	KCl	CaO
晶格能/（kJ•mol-1）	786	715	3401

四種晶體NaCl、KCl、MgO、CaO熔點(diǎn)由高到低的順序是MgO＞CaO＞NaCl＞KCl，Na、Mg、Al第一電離能I₁從小到大的排列順序是Na、Al、Mg．
（2）科學(xué)家通過X射線推測膽礬中既含有配位鍵，又含有氫鍵，其結(jié)構(gòu)示意圖可簡單表示如圖，其中配位鍵和氫鍵均采用虛線表示．
①實(shí)驗(yàn)證明，用蒸汽密度法測得的H₂O的相對分子質(zhì)量比用化學(xué)式計(jì)算出來的相對分子質(zhì)量要大，其原因是水分子間有氫鍵發(fā)生締合作用．
②SO₄^2-中S原子的雜化類型是sp³，與其互為等電子體的分子有CCl₄（SiCl₄）等（任寫一種）．
③Cu²⁺還能與NH₃、Cl^-等形成配位數(shù)為4的配合物，[Cu（NH₃）₄]²⁺中存在的化學(xué)鍵類型有AC（填序號）．
A．配位鍵    B．離子鍵    C．極性共價(jià)鍵   D．非極性共價(jià)鍵
④寫出基態(tài)Cu原子的外圍電子排布式3d¹⁰4s¹；金屬銅采用面心立方堆積方式，已知Cu原子的半徑為r pm，相對原子質(zhì)量為M，N_A表示阿伏加德羅常數(shù)，則金屬銅的密度是$\frac{4M}{{N}_{A}（2\sqrt{2}r×1{0}^{-10}）^{3}}$g/cm³（列出計(jì)算式）．

Answer 1

分析 （1）影響晶體晶格能大小的因素有離子半徑以及離子所帶電荷的多少；同周期從左到右第一電離能增大，但是第IIA與IIIA族、第VA與VIA族反常；
（2）①因?yàn)樗�分子間存在氫鍵，氫鍵會使水分子成為締合水分子，使得體積變小，所以用蒸汽密度法測得的H₂O的相對分子質(zhì)量比理論計(jì)算出來的相對分質(zhì)量較大；
②根據(jù)S原子的價(jià)電子對數(shù)進(jìn)行判斷；具有相同原子數(shù)和價(jià)電子數(shù)的微�；シQ為等電子體；
③配離子[Cu（NH₃）₄]²⁺中含有配位鍵，不同非金屬元素之間形成極性共價(jià)鍵；
④銅為29號元素，根據(jù)原子核外電子排布規(guī)律書寫外圍電子排布式，根據(jù)均攤法計(jì)算出晶胞中銅原子數(shù)，Cu原子的半徑為r pm，則晶胞的邊長為$2\sqrt{2}$r pm，晶胞的體積為（$2\sqrt{2}$r×10^-10）³cm³，根據(jù)$ρ=\frac{m}{V}$計(jì)算密度；

解答 解：（1）離子半徑Mg²⁺＜Na⁺＜O^2-＜Ca²⁺＜Cl^-；離子電荷數(shù)Na⁺=Cl^-＜O^2-=Mg²⁺=Ca²⁺，離子晶體的離子半徑越小，帶電荷數(shù)越多，晶格能越大，則晶體的熔沸點(diǎn)越高，則有NaCl、KCl、MgO、CaO熔點(diǎn)由高到低的順序是MgO＞CaO＞NaCl＞KCl，
同周期從左到右第一電離能增大，但是第IIA與IIIA族、第VA與VIA族反常，則第一電離能I從小到大的排列順序是Na、Al、Mg；
故答案為：MgO＞CaO＞NaCl＞KCl；Na、Al、Mg；
（2）①因?yàn)樗�分子間存在氫鍵，氫鍵會使水分子成為締合水分子，使得體積變小，所以用蒸汽密度法測得的H₂O的相對分子質(zhì)量比理論計(jì)算出來的相對分質(zhì)量較大，
故答案為：水分子間有氫鍵發(fā)生締合作用；
②SO₄^2-中S的價(jià)電子對數(shù)=$\frac{6+2}{2}$=4，形成四條雜化軌道，S原子的雜化方式為sp³，具有相同原子數(shù)和價(jià)電子數(shù)的微�；シQ為等電子體，所以與SO₄^2-互為等電子體的微粒有SiCl₄等；
故答案為：sp³；CCl₄（SiCl₄）等；
③）①[Cu（NH₃）₄]²⁺中Cu²⁺與NH₃之間的化學(xué)鍵為配位鍵，N-H為極性共價(jià)鍵，
故答案為：AC；
④銅為29號元素，其原子外圍電子排布式為3d¹⁰4s¹，根據(jù)均攤法計(jì)算出晶胞中銅原子數(shù)為$8×\frac{1}{8}+6×\frac{1}{2}$=4，Cu原子的半徑為r pm，則晶胞的邊長為$2\sqrt{2}$r pm，晶胞的體積為（$2\sqrt{2}$r×10^-10）³cm³，所以銅的密度$ρ=\frac{m}{V}$=$\frac{\frac{4M}{{N}_{A}}}{（2\sqrt{2}r×1{0}^{-10}）^{3}}$g/cm³=$\frac{4M}{{N}_{A}（2\sqrt{2}r×1{0}^{-10}）^{3}}$g/cm³，
故答案為：3d¹⁰4s¹；$\frac{4M}{{N}_{A}（2\sqrt{2}r×1{0}^{-10}）^{3}}$．

點(diǎn)評 本題考查較為綜合，題目難度中等，本題注意把握晶格能的大小比較、電子排布式的書寫以及晶胞的計(jì)算等，注意元素周期律的遞變規(guī)律．