Question

8．很多金屬、非金屬及其化合物在科學研究和工業生產中都有重要用途．回答下列有關問題：
（1）基態Cr原子的核外電子排布式為1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁵4s¹，短周期元素中基態原子未成對電子數為Cr的一半且電負性最大的元素是N．
（2）硝酸中氮原子的雜化方式為sp²；硝酸分子中配位鍵有1個．硝酸和尿素的相對分子質量接近，但常溫下硝酸為揮發性液體，尿素為固體，請解釋原因：尿素分子間存在氫鍵，使其熔沸點升高，而硝酸分子內存在氫鍵，使其熔沸點降低．
（3）金屬鎳粉在CO氣流中輕微加熱，生成無色揮發性液體Ni（CO）n與Ni（CO）n中配體互為等電子體的離子的化學式為CN^-或C₂^2-（寫出一個即可）．
（4）銅是第四周期最重要的過渡元素之一，其單質及化合物有廣泛用途．已知CuH晶體結構單元如圖所示（H原子在體對角線處），該化合物的密度為ρ g•cm^-3，阿伏加德羅常數的值為N_A，則該晶胞中Cu原子與H原子之間的最短距離為$\frac{\sqrt{3}}{4}\root{3}{\frac{260}{ρ•{N}_{A}}}$cm（用含ρ和N_A的式子表示）．

Answer 1

分析 （1）Cr是24號元素，其原子核外有24個電子，根據構造原理寫出基態Cr原子核外電子排布式；Cr原子有6個未成對電子，短周期元素中基態原子未成對電子數為Cr的一半的元素有N、P，同主族，元素的電負性隨著原子序數的增大而減小；
（2）根據氮的價層電子對數判斷；N最外層有5個電子，與一個氧形成雙鍵用去2個電子，與另一個氧形成單鍵用去1個電子，還剩下兩個電子，提供給第三個氧做為共用電子對，使氮和氧達到8電子穩定結構，從而形成配位鍵；尿素分子間存在氫鍵，使其熔沸點升高；
（3）Ni（CO）₄中配體是CO，CO的等電子體是與其原子個數相等且價電子數相等的分子或離子；
（4）利用均攤法計算該晶胞中含有的銅原子和氫原子個數，再根據質量、密度和體積之間的關系式計算，設晶胞的邊長為a，a=$\root{3}{\frac{4×65}{ρ{N}_{A}}}$，再根據晶胞中Cu原子與H原子之間的最短距離為體對角線的$\frac{1}{4}$，據此答題．

解答 解：（1）Cr是24號元素，其原子核外有24個電子，根據能量最低原理可寫出電子排布式為1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁵4s¹，Cr原子有6個未成對電子，短周期元素中基態原子未成對電子數為Cr的一半的元素有N、P，同主族，元素的電負性隨著原子序數的增大而減小，則電負性N大于P；
故答案為：1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁵4s¹；N；
（2）硝酸中氮原子含有三個成鍵電子對，沒有孤電子對，則N原子的價層電子對數為3，屬于sp²；N最外層有5個電子，與一個氧形成雙鍵用去2個電子，與另一個氧形成單鍵用去1個電子，還剩下兩個電子，提供給第三個氧做為共用電子對，使氮和氧達到8電子穩定結構，從而形成配位鍵，即硝酸中含有一個配位鍵；尿素分子間存在氫鍵，使其熔沸點升高，而硝酸分子內存在氫鍵，使其熔沸點降低，所以尿素的熔沸點高于硝酸；
故答案為：sp²；1；尿素分子間存在氫鍵，使其熔沸點升高，而硝酸分子內存在氫鍵，使其熔沸點降低；
（3）CO分子中含有2個原子，其價電子個數是10，所以與Ni（CO）₄中配體互為等電子的離子是CN^-、C₂^2-，
故答案為：CN^-或C₂^2-；
（4）該晶胞中含有4個H原子，銅原子個數=8×$\frac{1}{8}$+6×$\frac{1}{2}$=4，所以該晶胞中含有4個銅原子4個氫原子，設該晶胞的邊長為a，則a=$\root{3}{\frac{4×65}{ρ{N}_{A}}}$，再根據晶胞中Cu原子與H原子之間的最短距離為體對角線的$\frac{1}{4}$，而體對角線為$\sqrt{3}$a，所以Cu原子與H原子之間的最短距離為$\frac{\sqrt{3}}{4}$×$\root{3}{\frac{4×65}{ρ{N}_{A}}}$=$\frac{\sqrt{3}}{4}\root{3}{\frac{260}{ρ•{N}_{A}}}$cm，
故答案為：$\frac{\sqrt{3}}{4}\root{3}{\frac{260}{ρ•{N}_{A}}}$．

點評 本題考查較為綜合，涉及晶胞的計算、價電子排布式的書寫、等電子體等知識點，晶胞的計算是學習難點，應熟練掌握，題目難度較大．