Question

18．H，C，N，Cr是中學化學常見的幾種元素．它們的單質及化和物在生產，生活，科研等方面應用廣泛．請回答下列問題：
（1）一種由氫，碳，氧，氨形成的化合物-三聚氰胺，其結構簡式如圖，它是一種用途廣泛的基本有機化合物原料．
①寫出其中基態(tài)氮原子的價電子排布圖
②三聚氰胺分子中氮原子雜化軌道類型是sp³、sp²
③NH₄⁺離子的空間構型為正四面體．
（2）金屬Cr廣泛用于航空宇航，電器及儀器等工業(yè)部門．
①Cr在周期表中屬于d區(qū)元素．Cr的電子排布式為1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁵4s¹（或[Ar]3d⁵4s¹）
②Cr可形成配合物K[Cr（C₂O₄）₂（H₂O）₂]，配體是C₂O₄^2-、H₂O，與CO互為等電子體的分子是（填化學式）N₂．
③與Cr同周期且最外層電子數(shù)相同的一種金屬R的晶胞結構如圖所示，R的配位數(shù)為12．R的某種氯化物的晶胞結構如圖乙所示，則該氯化物的化學式是CuCl，若R與Cl原子最近的距離為apm，則該晶體的密度為$\frac{597\sqrt{3}×1{0}^{30}}{32{a}^{3}{N}_{A}}$g•cm⁺³（阿伏伽德羅常數(shù)的數(shù)值用N_A表示）．

Answer 1

分析 （1）①氮元素是7號元素，最外層有5個電子，根據(jù)核外電子排布規(guī)律可畫出價電子排布圖；
②三聚氰胺分子中氨基上的氮能形成三個共價和一對孤電子對，雜環(huán)上的氮原子形成兩個共價鍵和一對孤電子對；
③NH₄⁺中氮原子的價層電子對數(shù)為$\frac{5+4-1}{2}$=4，氮原子的雜化方式為sp³，氮原子周圍有4個共價鍵；
（2）①Cr為24號元素，據(jù)此判斷在周期表中位置和書寫電子排布式；
②在配合物中提供孤電子對的為配體，等電子體為原子數(shù)和價電子數(shù)都相等的微粒；
③與Cr同周期且最外層電子數(shù)相同的一種金屬R為Cu，根據(jù)晶胞圖可知，Cu的晶胞為面心立方結構，根據(jù)Cu的某種氯化物的晶胞圖，利用均攤法可計算出晶胞中所含原子數(shù)，進而確定化學式，根據(jù)$ρ=\frac{m}{V}$可計算得密度；

解答 解：（1）①氮元素是7號元素，最外層有5個電子，根據(jù)核外電子排布規(guī)律可畫出價電子排布圖為，
故答案為：；  
②三聚氰胺分子中氨基上的氮能形成三個共價和一對孤電子對，所以該氮原子是按sp³方式雜化，雜環(huán)上的氮原子形成兩個共價鍵和一對孤電子對，該氮原子是按sp²方式雜化，
故答案為：sp³、sp²；
③NH₄⁺中氮原子的價層電子對數(shù)為$\frac{5+4-1}{2}$=4，氮原子的雜化方式為sp³，氮原子周圍有4個共價鍵，所以的空間構型為正四面體，
故答案為：正四面體；
（2）①Cr為24號元素，位于周期表中d區(qū)，其電子排布式為1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁵4s¹（或[Ar]3d⁵4s¹），
故答案為：d；1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁵4s¹（或[Ar]3d⁵4s¹）；
②在配合物K[Cr（C₂O₄）₂（H₂O）₂]中，C₂O₄^2-和H₂O都提供孤電子對，所以都為配體，與CO互為等電子體的分子是N₂，
故答案為：C₂O₄^2-、H₂O；N₂；
③與Cr同周期且最外層電子數(shù)相同的一種金屬R為Cu，根據(jù)晶胞圖可知，Cu的晶胞為面心立方結構，以頂點上的Cu為例，每個R原子周圍距離最近的Cu原子分布中經過該點的面的面心上，有12個，根據(jù)Cu的某種氯化物的晶胞圖，對比甲乙兩圖可知，乙圖中大球為R原子，小球為氯原子，利用均攤法可知，晶胞中所含Cu原子數(shù)為$8×\frac{1}{8}+6×\frac{1}{2}$=4，氯原子數(shù)為4，r所以化學式為CuCl，Cu與Cl原子最近的距離為apm，則晶胞的體對角線長度為4apm，所以晶胞的邊長為$\frac{4a}{\sqrt{3}}$pm，根據(jù)$ρ=\frac{m}{V}$可知，晶體的密度為$\frac{\frac{4×（64+35.5）}{{N}_{A}}}{（\frac{4a}{\sqrt{3}}×1{0}^{-10}）^{3}}$g•cm^-3=$\frac{597\sqrt{3}×1{0}^{30}}{32{a}^{3}{N}_{A}}$g•cm^-3，
故答案為：12；CuCl；$\frac{597\sqrt{3}×1{0}^{30}}{32{a}^{3}{N}_{A}}$；

點評 本題考查電子排布圖、電子排布式、原子的雜化、微粒的空間構型、晶體的結構及晶胞計算，需要學生具有一定的空間想象與數(shù)學計算能力，難度較大．