Question

【題目】科學(xué)的進(jìn)步離不開技術(shù)的突破。原子光譜核磁共振、X射線行射、量子計(jì)算等技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用都推進(jìn)了結(jié)構(gòu)的研究。如過渡元素原子結(jié)構(gòu)、超分子結(jié)構(gòu)、晶體結(jié)構(gòu)、配合物結(jié)構(gòu)研究等。

(1)過渡元素Cr原子的基態(tài)電子排布式為______，Cr的核外電子由激發(fā)態(tài)躍遷至基態(tài)時(shí)產(chǎn)生的光譜是______ (填“吸收”或“發(fā)射”)光譜。

(2)胍鎓離子[C(NH2)3+]可以與甲基磺酸根(CH3SO3-)形成超分子晶體，其局部結(jié)構(gòu)如圖所示。

①組成該晶體的元素中電負(fù)性最大的是______，其中S的雜化類型有_______。

②元素C、N、S的簡單氫化物在水中的溶解度從小到大的順序?yàn)?/span>______，原因是______。

(3)①將氨氣通入CuSO4溶液中，產(chǎn)生藍(lán)色沉淀，繼續(xù)通過量氨氣，沉淀溶解，得到藍(lán)色透明溶液。該過程中微粒的變化是[Cu(H2O)4]2+→Cu(OH)2→[Cu(NH3)4]2+。[Cu(H2O)4]2+和[Cu(NH3)4]2+中共同含有的化學(xué)鍵類型有_________。

②已知:AlF63+在溶液中可穩(wěn)定存在，CaF2難溶于水，但可溶于含Al3+的溶液中，原因是_____(用離子方程式表示)。

(4)近年研究人員通過量子化學(xué)計(jì)算預(yù)測并合成了化合物Na2He，經(jīng)X射線行射分析其晶胞結(jié)構(gòu)如圖所示。

①晶胞中Na堆積形成___________(填形狀)空間結(jié)構(gòu)，He占據(jù)一半空隙，另一半由e-占據(jù)。已知Na2He晶體不能導(dǎo)電，理由是__________。

②已知晶胞邊長為anm，晶胞中Na的半徑為bnm，則He的半徑為_____nm(列出計(jì)算式即可)。

Answer 1

【答案】 [Ar]3d54s1(或1s22s22p63s23p63d54s1) 發(fā)射 O sp3 CH4 <H2S< NH3 CH4為非極性分子，NH3、H2S均為極性分子，且NH3能與水形成氫鍵 極性鍵、配位鍵 3CaF2+Al3+=3Ca2++AlF63- 立方體 沒有自由移動的離子和電子

【解析】（1）過渡元素Cr原子的基態(tài)電子排布式為：[Ar]3d54s1(或1s22s22p63s23p63d54s1)，Cr的核外電子由激發(fā)態(tài)躍遷至基態(tài)時(shí)產(chǎn)生的光譜是發(fā)射光譜，故答案為：[Ar]3d54s1(或1s22s22p63s23p63d54s1)；發(fā)射；

（2）①電負(fù)性最大的元素為O元素，S形成了4個(gè)σ鍵，根據(jù)價(jià)層電子對互斥模型判斷S為sp3雜化。

②水為極性溶劑，CH4為非極性分子，NH3、H2S均為極性分子，且NH3能與水形成氫鍵，再結(jié)合相似相溶原理可以判斷C、N、S的簡單氫化物在水中的溶解度從小到大為：CH4 <H2S< NH3，故答案為：CH4 <H2S< NH3；CH4為非極性分子，NH3、H2S均為極性分子，且NH3能與水形成氫鍵。

（3）① 水分子或氨氣分子中都存在極性鍵,Cu原子和水分子或氨氣分子之間存在配位鍵,所以[Cu(H2O)6]2+和[Cu(NH3)4]2+中都含有配位鍵，極性鍵，故答案為：配位鍵和極性鍵；

②CaF2難溶于水，但可溶于含Al3+的溶液中，因?yàn)樵谌芤褐蠪-與Al3+能形成很難電離的配離子AlF63，使CaF2的溶解平衡正移，其反應(yīng)的離子方程式為：3CaF2+Al3+=3Ca2++AlF63-。

（4）①經(jīng)分析，圖中黑點(diǎn)是Na，8個(gè)Na形成的立體結(jié)構(gòu)是立方體，Na2He中沒有自由移動的離子和電子，所以不能導(dǎo)電，故答案為：立方體；沒有自由移動的離子和電子。

②由晶胞的結(jié)構(gòu)可以分析可知，Na與He之間的距離為晶胞體對角線的1/4，體對角線長，Na與He直接接觸，則He的半徑為。