- 晶胞
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如图所示的是某原子晶体A空间结构的一个单元,A与某物质B反应生成C,其实质是每个A-A键中插入一个B原子,则C物质的化学式为( )
正确答案
解析
解:A空间结构的一个单元中含有5个A原子,每个A-A键中插入一个B原子,5的A原子含有10个A-A键,所以插入了10个B原子,所以该单元中含有5个A原子10个B原子,所以A、B原子个数比是1:2,所以其化学式是AB2,故选C.
下列是部分金属元素的电离能
(1)已知X、Y、Z的价层电子构型为ns1,则三种金属的氯化物(RCl)的熔点由低到高的顺序为______.
(2)CuCl用作有机合成催化剂,并用于颜料,防腐等工业.CuCl的晶体结构如图所示.元素Cu基态原子的电子排布式______,与同一个Cl-相连的 Cu+有______个.
正确答案
ZCl<YCl<XCl
[Ar]3d104s1
4
解析
解:(1)X、Y、Z的价层电子构型为ns1,则这三种元素都属于第IA族元素,同一主族元素,元素的第一电离能随着原子序数的增大而减小,根据表格知,X、Y、Z这三种元素的金属性逐渐增强,原子半径逐渐增大,这三种金属的氯化物(RCl)都是离子晶体,离子晶体的熔点与离子半径成反比,与电荷数成正比,X、Y、Z这三种阳离子电荷数相等,离子半径逐渐增大,所以其熔点从小到大的顺序是ZCl<YCl<XCl,故答案为:ZCl<YCl<XCl;
(2)铜是29号元素,其原子核外有29个电子,根据构造原理知其基态原子核外电子排布式为:[Ar]3d104s1,根据晶胞结构知,面心上的氯离子连接4个亚铜离子,
故答案为:[Ar]3d104s1,4.
能源问题日益成为制约国际社会经济发展的瓶颈,越来越多的国家开始实行“阳光计划”,开发太阳能资源,寻求经济发展的新动力.
(1)太阳能热水器中常使用一种以镍或镍合金空心球为吸收剂的太阳能吸热涂层,写出基态镍原子的外围电子排布式______,它位于周期表______区.
(2)富勒烯衍生物由于具有良好的光电性能,在太阳能电池的应用上具有非常光明的前途.富勒烯(C60)的结构如图甲,分子中碳原子轨道的杂化类型为______;1mol C60分子中σ键的数目为______个.
(3)多元化合物薄膜太阳能电池材料为无机盐,其主要包括砷化镓(GaAs)、硫化镉(CdS)薄膜电池等.
①第一电离能:As______Ga(填“>”、“<”或“=”).
②SeO2分子的空间构型为______.
(4)三氟化氮(NF3)是一种无色、无味、无毒且不可燃的气体,在太阳能电池制造中得到广泛应用.它可在铜的催化作用下由F2和过量的NH3反应得到,该反应的化学方程式为3F2+4NH3 Cu NF3+3NH4F,该反应中NH3的沸点______(填“>”、“<”或“=”)HF的沸点,NH4F固体属于______晶体.往硫酸铜溶液中加入过量氨水,可生成[Cu(NH3)4]2+配离子.已知NF3与NH3的空间构型都是三角锥形,但NF3不易与Cu2+形成配离子,其原因是______.图乙为一个金属铜的晶胞,此晶胞立方体的边长为a pm,Cu的相对原子质量为64,金属铜的密度为ρ g/cm3,则阿伏加德罗常数可表示为______ mol-1(用含a、ρ的代数式表示).
正确答案
解:(1)28号元素镍,核外有28个电子,根据构造原理知其基态镍原子的核外电子排布式的简化形式为[Ar]3d84s2,因此基态镍原子的外围电子排布式为3d84s2,位于周期表d区,
故答案为:3d84s2;d;
(2)每个碳原子含有的σ键个数且不含孤电子对,所以采用sp2 杂化,每个碳原子含有的σ键个数为,所以1mol C60分子中σ键的数目=
×60NA=90NA,
故答案为:sp2;90NA;
(3)①As和Se属于同一周期,且As属于第VA族,Se属于第VIA族,所以第一电离能As>Se,
故答案为:>;
②二氧化硒分子中价层电子对=2+(6-2×2)=3,且含有一个孤电子对,所以属于V形,
故答案为:V形;
(4)F的电负性大于N,形成的氢键强度F-H>N-H,因此HF的沸点大于NH3的沸点;NH4F是由NH4+和F-构成的离子化合物,属于离子晶体;
N、F、H三种元素的电负性:F>N>H,所以NH3中共用电子对偏向N,而在NF3中,共用电子对偏向F,偏离N原子,导致NF3中N原子核对其孤对电子的吸引能力增强,难以形成配位键,故NF3不易与Cu2+形成配离子;
晶胞中含有铜原子数目=8×+6×
=4,则晶胞质量为
g,该晶胞体积为a3 pm3,则
g=a3 pm3×ρ g/cm3,故NA=
,
故答案为:<;离子;F的电负性大于N,NF3中,共用电子对偏向F,偏离N原子,导致NF3中N原子核对其孤对电子的吸引能力增强,难以形成配位键;.
解析
解:(1)28号元素镍,核外有28个电子,根据构造原理知其基态镍原子的核外电子排布式的简化形式为[Ar]3d84s2,因此基态镍原子的外围电子排布式为3d84s2,位于周期表d区,
故答案为:3d84s2;d;
(2)每个碳原子含有的σ键个数且不含孤电子对,所以采用sp2 杂化,每个碳原子含有的σ键个数为,所以1mol C60分子中σ键的数目=
×60NA=90NA,
故答案为:sp2;90NA;
(3)①As和Se属于同一周期,且As属于第VA族,Se属于第VIA族,所以第一电离能As>Se,
故答案为:>;
②二氧化硒分子中价层电子对=2+(6-2×2)=3,且含有一个孤电子对,所以属于V形,
故答案为:V形;
(4)F的电负性大于N,形成的氢键强度F-H>N-H,因此HF的沸点大于NH3的沸点;NH4F是由NH4+和F-构成的离子化合物,属于离子晶体;
N、F、H三种元素的电负性:F>N>H,所以NH3中共用电子对偏向N,而在NF3中,共用电子对偏向F,偏离N原子,导致NF3中N原子核对其孤对电子的吸引能力增强,难以形成配位键,故NF3不易与Cu2+形成配离子;
晶胞中含有铜原子数目=8×+6×
=4,则晶胞质量为
g,该晶胞体积为a3 pm3,则
g=a3 pm3×ρ g/cm3,故NA=
,
故答案为:<;离子;F的电负性大于N,NF3中,共用电子对偏向F,偏离N原子,导致NF3中N原子核对其孤对电子的吸引能力增强,难以形成配位键;.
氯、氧、碳、铁是与人类生产生活息息相关的化学元素.
(1)基态铁原子的价电子排布式为______.
(2)COCl2俗称光气,分子中C原子采取______杂化成键,根据原子轨道重叠方式的不同来看.碳原子与每个氧原子之间形成共价键的类型和数目为______,C、0、Cl三种元素的电负性由大到小的顺序为______(用元素符号表示).
(3)甲烷和四氯化碳具有相似的空间结构.但常温下甲烷是气体,四氯化碳是液体,其原因是______.
(4)Fex0y的晶胞结构如图所示(黑色球代表铁原子,白色球代表氧原子),与一个铁原子距离最近且相等的氧原子构成的几何形状为______.每个氧原子周围与之距离最近的氧原子个数为______.
正确答案
3d64s2
sp2
1个σ键1个π键
O>Cl>C
组成和结构相似的分子晶体,相对分子质量越大,分子间作用力越强,沸点越高
正八面体
12
解析
解::(1)铁元素在周期表中是26号元素,其原子核外有26个电子,3d、4s能级上电子是其价电子,根据构造原理知其基态原子的价电子排布式为:3d64s2,故答案为:3d64s2;
(2)光气中碳原子是中心原子,碳原子含有3个σ键1个π键,所以其价层电子对是3,采用sp2杂化,根据原子轨道重叠方式的不同来看,碳原子与每个氧原子之间形成共价双键,1个σ键1个π键,元素的非金属性越强其电负性越大,O、Cl、C的非金属性大小顺序是O>Cl>C,所以其电负性大小顺序是O>Cl>C,
故答案为:sp2,1个σ键1个π键,O>Cl>C;
(3)甲烷和四氯化碳都属于分子晶体,组成和结构相似的分子晶体,相对分子质量越大,分子间作用力越强,其沸点越高,所以常温下甲烷是气体,四氯化碳是液体,
故答案为:组成和结构相似的分子晶体,相对分子质量越大,分子间作用力越强,沸点越高;
(4)将铁原子的氧原子配位数是6,将氧原子连接知,中间4个氧原子共面,在中间4个氧原子共面的平面上下方各一个氧原子,所以其几何形状为正八面体,每个氧原子周围与之距离最近的氧原子个数为3×8÷2=12,
故答案为:正八面体,12.
ⅥA族的氧、硫、硒(Se)、碲(Te)等元素在化合物中常表现出多种氧化态,含ⅥA族元素的化合物在研究和生产中有许多重要用途.请回答下列问题:
(1)S单质的常见形式为S8,其环状结构如图2所示,S原子采用的轨道杂化方式是______;
(2)原子的第一电离能是指气态电中性基态原子失去一个电子转化为气态基态正离子所需要的最低能量,O、S、Se原子的第一电离能由大到小的顺序为______;
(3)H2Se的酸性比H2S______(填“强”或“弱”).气态SeO3分子的立体构型为______,SO32-离子的立体构型为______;
(4)H2SeO3的K1和K2分别为2.7×10-3和2.5×10-8,H2SeO4第一步几乎完全电离,K2为1.2×10-2,请根据结构与性质的关系解释;
①H2SeO4和H2SeO3第一步电离程度大于第二部电离的原因:______;
②H2SeO4和H2SeO3酸性强的原因:______;
(5)ZnS在荧光体、光导体材料、涂料、颜料等行业中应用广泛.立方ZnS晶体结构如图1所示,其晶胞边长为540.0pm,a位置S2-离子与b位置Zn2+离子之间的距离为______pm(列式表示).
正确答案
解:(1)由S8分子结构可知,在S8分子中S原子成键电子对数为2,孤电子对数为2,即价层电子对数为4,因此S原子采用的杂化轨道方式为sp3,故答案为:sp3;
(2)同主族元素从上到下元素的第一电离能逐渐减小,则有O>S>Se,故答案为:O>S>Se;
(3)同主族元素对应的氢化物中,元素的非金属性越强,对应的氢化物的酸性越弱,则H2Se的酸性比H2S强,
气态SeO3分子中Se形成3个δ键,没有孤电子对,为平面三角形分子,SO32-中S形成3个δ键,孤电子对数为=1,则为三角锥形,
故答案为:强;平面三角形;三角锥形;
(4)①酸第一步电离产生的酸根阴离子带有负电荷,吸引H+,同时产生的H+抑制第二步电离,所以H2SeO4和H2SeO3第一步电离程度大于第二部电离程度,导致第一步电离后生成的负离子较难再进一步电离出带正电荷的氢离子,
故答案为:第一步电离后生成的负离子较难再进一步电离出带正电荷的氢离子;
②H2SeO3的分子结构为,Se为+4价,而H2SeO4的分子结构为
,Se为+6价,后者Se原子吸电子能力强,导致Se-O-H中的O原子更向Se偏移,则羟基上氢原子更容易电离出H+,
故答案为:H2SeO3和H2SeO4可表示为 (HO)SeO2和 (HO)2SeO2.H2SeO3中Se为+4价,而H2SeO4中Se为+6价,正电性更高.导致Se-O-H中的O原子更向Se偏移,越易电离出H+;
(5)晶胞中含有S离子位于顶点和面心,共含有8×+6×
=4,Zn离子位于体心,共4个,则晶胞中平均含有4个ZnS,四个Zn2+在体内的四个小立方体的中心,不在同一平面上,过b向上面作垂线,构成直角三角形,两边分别为
;
a,即可求出斜边为
a(a 为晶胞边长),则a位置S2-离子与b位置Zn2+离子之间的距离为
×540.0pm=135
pm或
或
,
故答案为:135pm或
或
.
解析
解:(1)由S8分子结构可知,在S8分子中S原子成键电子对数为2,孤电子对数为2,即价层电子对数为4,因此S原子采用的杂化轨道方式为sp3,故答案为:sp3;
(2)同主族元素从上到下元素的第一电离能逐渐减小,则有O>S>Se,故答案为:O>S>Se;
(3)同主族元素对应的氢化物中,元素的非金属性越强,对应的氢化物的酸性越弱,则H2Se的酸性比H2S强,
气态SeO3分子中Se形成3个δ键,没有孤电子对,为平面三角形分子,SO32-中S形成3个δ键,孤电子对数为=1,则为三角锥形,
故答案为:强;平面三角形;三角锥形;
(4)①酸第一步电离产生的酸根阴离子带有负电荷,吸引H+,同时产生的H+抑制第二步电离,所以H2SeO4和H2SeO3第一步电离程度大于第二部电离程度,导致第一步电离后生成的负离子较难再进一步电离出带正电荷的氢离子,
故答案为:第一步电离后生成的负离子较难再进一步电离出带正电荷的氢离子;
②H2SeO3的分子结构为,Se为+4价,而H2SeO4的分子结构为
,Se为+6价,后者Se原子吸电子能力强,导致Se-O-H中的O原子更向Se偏移,则羟基上氢原子更容易电离出H+,
故答案为:H2SeO3和H2SeO4可表示为 (HO)SeO2和 (HO)2SeO2.H2SeO3中Se为+4价,而H2SeO4中Se为+6价,正电性更高.导致Se-O-H中的O原子更向Se偏移,越易电离出H+;
(5)晶胞中含有S离子位于顶点和面心,共含有8×+6×
=4,Zn离子位于体心,共4个,则晶胞中平均含有4个ZnS,四个Zn2+在体内的四个小立方体的中心,不在同一平面上,过b向上面作垂线,构成直角三角形,两边分别为
;
a,即可求出斜边为
a(a 为晶胞边长),则a位置S2-离子与b位置Zn2+离子之间的距离为
×540.0pm=135
pm或
或
,
故答案为:135pm或
或
.
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