Question

【題目】A、B、C、D、E是元素周期表中前四周期的五種常見元素，其原子序數依次增大。詳細信息見表，請回答下列問題：

①	A的一種核素在考古時常用來鑒定一些文物的年代
②	B的氧化物是導致光化學煙霧的主要物質之一
③	C的某一種單質是空氣的主要成分之一
④	D的基態原子核外有6個原子軌道處于半充滿狀態
⑤	E能形成紅色的E2O和黑色的EO兩種氧化物

(1)D的價電子排布式可表示為_______。

(2)BC3-的空間構型為____ (用文字描述)。

(3)根據等電子原理，AC分子的結構式為_____。

(4)1 mol AC2中σ鍵、π鍵數目之比為____。

(5)將白色的ESO4溶解于水中，溶液呈藍色，是因為生成了一種呈藍色的配位數是4的配合離子。請寫出生成此配合離子的離子方程式：____。

(6)E2+能與NH3、H2O、Cl-等形成配位數為4的配合物。

①[E(NH3)4]2+中存在的化學鍵類型有____(填序號)。

A．配位鍵 B．離子鍵 C．極性共價鍵 D．非極性共價鍵

②[E(NH3)4]2+具有對稱的空間構型，[E(NH3)4]2+中的兩個NH3被兩個Cl-取代，能得到兩種不同結構的產物，則[E(NH3)4]2+的空間構型為_____。其中，配體的雜化類型是_____。

(7)E的晶胞如下圖所示，E為______堆積，空間利用率為_____，E晶體中每個E原子周圍距離最近的E原子數目為____；已知E原子的半徑為a nm，阿伏加德羅常數的值為NA，則E晶體的密度是_____g·cm-3。(列出算式即可)。

Answer 1

【答案】3d54s1 平面三角形 C≡O 1∶1 Cu2++4H2O=[Cu(H2O)4]2+ AC 平面正方形 sp3 面心立方最密 74% 12

【解析】

元素周期表前四周期五種元素A、B、C、D、E，其原子序數依次增大。A的一種核素在考古時常用來鑒定一些文物的年代，則A是C元素；B的氧化物是導致光化學煙霧的主要物質之一，則B是N元素；C的某一種單質是空氣的主要成分之一，則C為O元素；D的基態原子核外有6個原子軌道處于半充滿狀態，則D核外電子排布為1s22s22p63s23p63d54s1，所以D原子序數為24，D是Cr元素；E能形成紅色的E2O和黑色的EO兩種氧化物，則E是Cu元素。然后根據問題逐一分析解答。

根據上述分析可知：A是C，B是N，C是O，D是Cr，E是Cu元素。

(1)D是 Cr元素，核外電子排布為1s22s22p63s23p63d54s1，則其價電子排布式可表示為3d54s1；

(2)B是N，C是O，微粒BC3-是NO3-，由于N原子價層電子對數為3+=3，且N原子上無孤對電子，所以NO3-的空間構型為平面三角形；

(3)化合物AC是CO，由于等電子中含有的原子數相同，原子最外層電子總數也相同，所以CO與N2互為等電子體，等電子體結構相似，則化合物CO分子的結構式為C≡O；

(4)化合物AC2是CO2，在CO2分子中，C原子與2個O原子形成四對共用電子對，1個CO2分子中含有2個σ鍵、2個π鍵，所以1 mol AC2中σ鍵、π鍵數目為2NA，則1 mol AC2中σ鍵、π鍵數目之比為1：1；

(5)CuSO4水溶液顯藍色，這是由于Cu2+與水分子結合形成[Cu(H2O)4]2+，則生成此配合離子的離子方程式為：Cu2++4H2O=[Cu(H2O)4]2+；

(6)①[Cu(NH3)4]2+為絡離子，其中存在的化學鍵類型有中心Cu2+與配位體NH3之間的配位鍵、配位體NH3中N與O原子之間的極性共價鍵N-H鍵，所以合理選項是AC；

②[Cu(NH3)4]2+具有對稱的空間構型，[Cu(NH3)4]2+中的兩個NH3被兩個Cl-取代，能得到兩種不同結構的產物，說明4個NH3與Cu2+在同一平面上，[Cu(NH3)4]2+的空間構型為平面正方形，4個NH3構成正方形，Cu2+位于正方形對角線的交點上，2個NH3可能位于正方形相鄰的兩個頂點上，也可能位于正方形對角線的2個頂點上，其中，配體NH3中的中心原子N原子形成了3個N-H共價鍵，N原子上還有1對孤電子對，因此N原子的雜化類型是sp3雜化；

(7)根據Cu原子在晶胞中位置，Cu原子位于晶胞的頂點和面心上，所以晶體Cu屬于面心立方最密堆積；

在一個晶胞中含有Cu原子個數為8×+6×=4，假設Cu原子半徑為R，則4個Cu原子的體積為V(Cu)=4×πR3，晶胞對角線為Cu原子半徑的四倍，則晶胞邊長為L==2R，晶胞體積V(晶胞)=L3=16R3，所以晶體Cu的空間利用率為×100%=×100%=74%；

Cu晶胞中，與每個Cu原子距離最近且相等的Cu原子有3個，分別位于晶胞中通過該Cu原子的三個面心上；通過一個Cu原子可形成8個晶胞，由于每個面心Cu原子同時屬于2個晶胞，所以Cu原子周圍距離最近的Cu原子數目為3×8×=12；

若已知Cu原子的半徑為a nm，阿伏加德羅常數的值為NA，晶胞參數L==2a nm，則Cu晶體的密度ρ=g/cm3。