Question

12．決定物質(zhì)性質(zhì)的重要因素是物質(zhì)結(jié)構(gòu)，請回答下列問題：
（1）某Cr的配合物K[Cr（C₂O₄）₂（H₂O）₂]中，配體有2種，配位原子是O；與C₂O₄^2-互為等電子體的分子是（填化學(xué)式）N₂O₄；
（2）CaO晶胞如圖1所示，CaO晶體和NaCl晶體的晶格能分別為：CaO：3401kJ/mol、NaCl：786kJ/mol． 導(dǎo)致兩者晶格能差異的主要原因晶體中陰陽離子所帶電荷數(shù)CaO大于NaCl．

（3）汽車安全氣囊的產(chǎn)生藥劑主要含有NaN₃、Fe₂O₃、KClO₄、NaHCO₃等物質(zhì)，在NaN₃固體中，陰離子的立體構(gòu)型為直線形．
（4）從不同角度觀察MoS₂的晶體結(jié)構(gòu)見圖2，已知：Mo元素基態(tài)原子的價電子排布式為4d⁵5s¹．
①下列說法正確的是BD
A．晶體硅中硅原子的軌道雜化類型為sp²
B．電負性：C＜S
C．晶體硅和C₆₀比較，熔點較高的是C₆₀
D．Mo位于第五周期VIB族
E．MoS₂的晶體中每個Mo原子周圍距離最近的S原子數(shù)目為4
F．MoS₂的晶體中Mo-S之間的化學(xué)鍵為極性鍵、配位鍵、范德華力
②根據(jù)MoS₂的晶體結(jié)構(gòu)回答：MoS₂納米粒子具有優(yōu)異的潤滑性能，其原因是MoS₂具有層狀結(jié)構(gòu)，Mo與S同層間以共價鍵結(jié)合，層與層之間通過范德華力結(jié)合，在外力作用下層與層間易發(fā)生相對滑動
（5）鐵和鎂組成的合金是目前已發(fā)現(xiàn)的儲氫密度最高的儲氫材料之一，其晶胞結(jié)構(gòu)如圖3甲（黑球代表鐵，白球代表鎂）．則該化學(xué)式為Mg₂Fe，若該合金用M表示，某中儲氫鎳電池（MH-Ni電池）的結(jié)構(gòu)如圖3乙所示．其電池反應(yīng)為：MH+NiOOH=Ni（OH）₂+M．下列有關(guān)說法不正確的是BC．
A．放電時正極反應(yīng)為：NiOOH+H₂O+e^-═Ni（OH）₂+OH^-
B．放電時電子由b極到a極
C．充電時負極反應(yīng)為：MH+OH^--e^-=═H₂O+M
D．M的儲氫密度越大．電池的比能量越高
（6）砷化鎵屬于第三代半導(dǎo)體，它能直接將電能轉(zhuǎn)變?yōu)楣饽�，砷化鎵燈泡壽命是變通燈泡�?00倍，而耗能只有其10%，推廣砷化鎵等發(fā)光二極管（LED）照明，是節(jié)能減排的有效舉措．已知砷化鎵的晶胞結(jié)構(gòu)如圖4，晶胞參數(shù)α=565pm．砷化鎵的晶胞密度=4×$\frac{70+75}{6.02×1{0}^{23}}$÷（565×10^-10 ）³=5.34g/cm³（列式并計算），m位置Ga原子與n位置As原子之間的距離為$\frac{\sqrt{3}}{4}$×565pm（列式表示）．

Answer 1

分析 （1）某Cr的配合物K[Cr（C₂O₄）₂（H₂O）₂]中，配體為C₂O₄^2-、H₂O，配體中O原子含有孤對電子；
原子數(shù)目相等、價電子總數(shù)相等的微�；�為等電子體，1個C原子與1個負電荷可以用N原子替換；
（2）微粒半徑、所帶電荷晶格能，電荷起主要作用；
（3）在NaN₃固體中陰離子為N₃^-，與CO₂互為等電子體，結(jié)構(gòu)相似；
（4）①A．晶體硅中硅原子與周圍4個Si原子形成4個Si-Si鍵；
B．非金屬性越強，電負性越大；
C．晶體硅屬于原子晶體，C₆₀屬于分子晶體；
D．Mo元素基態(tài)原子的價電子排布式為4d⁵5s¹，位于第五周期VIB族；
E．根據(jù)圖2中下圖可知MoS₂的晶體中每個Mo原子周圍距離最近的S原子數(shù)目為6；
F．范德華力不屬于化學(xué)鍵；
②MoS₂具有層狀結(jié)構(gòu)，Mo與S同層間以共價鍵結(jié)合，層與層之間通過范德華力結(jié)合，在外力作用下層與層間易發(fā)生相對滑動；
（5）根據(jù)均攤法計算晶胞中Fe、Mg原子數(shù)目，進而確定化學(xué)式；
A．放電時正極發(fā)生還原反應(yīng)，反應(yīng)為NiOOH獲得電子生成Ni（OH）₂；
B．b為正極，a為負極，電子由負極通過導(dǎo)線流向正極；
C．充電時為電解池，兩極名稱為陽極、陰極，放電時原電池的負極發(fā)生氧化反應(yīng)；
D．儲氫材料中儲氫密度越大，電池的比能量越高；
（6）m位置Ga原子，n位置As原子，利用均攤法可知，計算晶胞中含有Ga原子、As原子數(shù)目，表示出晶胞質(zhì)量，再根據(jù)ρ=$\frac{m}{V}$計算；
Ga原子與As原子之間的距離應(yīng)為晶胞體對角線長度的$\frac{1}{4}$倍，所以晶胞的體對角線為晶胞棱長的$\sqrt{3}$倍．

解答 解：（1）某Cr的配合物K[Cr（C₂O₄）₂（H₂O）₂]中，配體為C₂O₄^2-、H₂O，配體中O原子含有孤對電子，
原子數(shù)目相等、價電子總數(shù)相等的微�；�為等電子體，1個C原子與1個負電荷可以用N原子替換，與C₂O₄^2-互為等電子體的分子為N₂O₄，
故答案為：2；O；N₂O₄；
（2）晶體中陰陽離子所帶電荷數(shù)CaO大于NaCl，所以CaO的晶格能大于NaCl的，
故答案為：晶體中陰陽離子所帶電荷數(shù)CaO大于NaCl；
（3）在NaN₃固體中陰離子為N₃^-，與CO₂互為等電子體，結(jié)構(gòu)相似，為直線形結(jié)構(gòu)，
故答案為：直線形；
（4）①A．晶體硅中每個硅原子和4個硅原子能形成4個共價鍵，所以每個硅原子含有4個σ鍵且不含孤電子對，含有4個共價鍵的原子采用sp³雜化，故A錯誤；
B．元素的非金屬性越強其電負性越大，S元素的非極性大于C元素，所以電負性：C＜S，故B正確；
C．硅晶體屬于原子晶體，C₆₀晶體中存在分子間作用力，所以硅晶體熔點高于C₆₀，故C錯誤；
D．Mo元素基態(tài)原子的價電子排布式為4d⁵5s¹，位于第五周期VIB族，故D正確；
E．根據(jù)圖知，每個Mo原子周圍距離最近的S原子數(shù)目是6，故E錯誤；
F．提供空軌道和提供孤電子對的原子間易形成配位鍵，配位鍵屬于共價鍵，不同元素之間易形成的配位鍵屬于極性共價鍵，范德華力不屬于化學(xué)鍵，故F錯誤；
故答案為：BD；
②MoS₂結(jié)構(gòu)和石墨相似，根據(jù)圖片知，MoS₂具有層狀結(jié)構(gòu)，Mo和S同層間以共價鍵結(jié)合，層與層之間通過范德華力結(jié)合，外力作用層與層易發(fā)生相對滑動，
故答案為：MoS₂具有層狀結(jié)構(gòu)，Mo與S同層間以共價鍵結(jié)合，層與層之間通過范德華力結(jié)合，在外力作用下層與層間易發(fā)生相對滑動；
（5）根據(jù)均攤法可知，晶胞中Fe原子數(shù)目為8×$\frac{1}{8}$+6×$\frac{1}{2}$=4，Mg原子數(shù)目為8，故化學(xué)式為：Mg₂Fe，
A．放電時正極發(fā)生還原反應(yīng)，反應(yīng)為NiOOH+H₂O+e^-=Ni（OH）₂+OH^-，故A正確；
B．為b為正極，a為負極，電子由負極通過導(dǎo)線流向正極，故B錯誤；
C．充電時為電解池，兩極名稱為陽極、陰極，放電時負極發(fā)生氧化反應(yīng)，反應(yīng)為：MH+OH^--e^-=M+H₂O，故C錯誤；
D．M為儲氫合金，儲氫材料氫密度越大，電池的比能量密度越高，故D正確，
故答案為：Mg₂Fe；BC；
（6）m位置Ga原子，n位置As原子，晶胞中含有Ga原子數(shù)為8×$\frac{1}{8}$+6×$\frac{1}{2}$=4，As原子數(shù)目為4，晶胞質(zhì)量為：4×$\frac{70+75}{6.02×1{0}^{23}}$g，則晶胞密度為4×$\frac{70+75}{6.02×1{0}^{23}}$g÷（565×10^-10 cm）³=5.34g．cm^-3，
Ga原子與As原子之間的距離應(yīng)為晶胞體對角線長度的$\frac{1}{4}$倍，所以晶胞的體對角線為晶胞棱長的$\sqrt{3}$倍，則m位置Ga原子與n位置As原子之間的距離為$\frac{\sqrt{3}}{4}$×565 pm，
故答案為：4×$\frac{70+75}{6.02×1{0}^{23}}$÷（565×10^-10 ）³=5.34；$\frac{\sqrt{3}}{4}$×565．

點評 本題是對物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)的考查，涉及配合物、等電子體、空間構(gòu)型、晶體結(jié)構(gòu)與晶胞計算、原電池與電解原理等，需要學(xué)生具備扎實的基礎(chǔ)，難度較大．