【題目】20183月南京理工教授制出了一種新的全氮陰離子鹽—AgN5,目前已經(jīng)合成出鈉、錳、鐵、鈷、鎳、鎂等幾種金屬的全氮陰離子鹽。

(1)基態(tài)Mn2+的價電子排布式為____;銀與銅位于同一族,銀元素位于元素周期表的___區(qū)。

(2)[Mg(H2O)6]2+[(N5)2(H2O)4]2-的晶體的部分結構如圖1所示:

N、O、Mg元素的前3級電離能如下表所示:

元素

I1/kJmol-1

I2/kJmol-1

I3/kJmol-1

X

737.7

1450.7

7732.7

Y

1313.9

3388.3

5300.5

Z

1402.3

2856.0

4578.1

X、Y、Z中為N元素的是____,判斷理由是__________。

②從作用力類型看,Mg2+H2O之間是________、N5H2O之間是________。

N5-為平面正五邊形,N原子的雜化類型是_______?茖W家預測將來還會制出含N4-N6-等平面環(huán)狀結構離子的鹽,這一類離子中都存在大π鍵,可用符號表示,其中m代表參與形成大π鍵的原子數(shù),n代表參與形成大π鍵的電子數(shù)(如苯分子中的大π鍵可表示為),則N4-中的大π鍵應表示為_________。

(3)AgN5的立方晶胞結構如圖2所示,Ag+周圍距離最近的Ag+_______個。若晶體中緊鄰的N5-Ag+的平均距離為a nmNA表示阿伏加德羅常數(shù)的值,則AgN5的密度可表示為_____gcm-3(用含aNA的代數(shù)式表示)。

【答案】3d5 ds Z X最外層為2個電子,X為鎂;N2p軌道處于半充滿的穩(wěn)定狀態(tài),其失去第一個電子較難,I1較大,則Z為氮元素 配位鍵 氫鍵 sp2 12

【解析】

(1)根據(jù)構造原理書寫出25Mn元素的原子核外電子排布式,Mn原子失去最外層2個電子得到Mn2+;根據(jù)原子結構與元素在周期表的位置確定Ag在周期表所屬區(qū)域;

(2)①根據(jù)元素的電離能大小結合原子結構確定X、Y、Z三種元素,然后判斷哪種元素是N元素;

②根據(jù)圖示,判斷晶體中陽離子、陰離子中含有的作用力類型;

③結合N5-為平面正五邊形結構,結合原子雜化類型與微粒構型關系分析判斷,結合微粒的原子結構分析大π鍵的形成;

(3)根據(jù)晶胞中離子的相對位置判斷Ag+的配位數(shù),利用均攤方法計算1個晶胞中含有的AgN5的個數(shù),結合ρ=計算密度大小。

(1)Mn25號元素,根據(jù)構造原理可得Mn原子的核外電子排布式為1s22s22p63s23p63d54s2,Mn原子失去最外層2個電子得到Mn2+,其價電子排布式為3d5;Ag、Cu在周期表中位于第IB,發(fā)生變化的電子有最外層的s電子和次外層的d電子,屬于ds區(qū)元素;

(2)X的第一、第二電離能比較小且很接近,說明X原子最外層有2個電子,容易失去,則XMg元素,Z的第一電離能在三種元素中最大,結合N原子2p軌道處于半充滿的穩(wěn)定狀態(tài),其失去第一個電子較難,I1較大,可推知ZN元素,YO元素;

②在該晶體中陽離子[Mg(H2O)6]2+的中心離子Mg2+含有空軌道,而配位體H2OO原子上含有孤電子對,在結合時,Mg2+提供空軌道,H2OO原子提供孤電子對,二者形成配位鍵;在陰離子[(N5)2(H2O)4]2-N5-H2OH原子之間通過氫鍵結合在一起,形成N…H-O,故二者之間作用力為氫鍵;

③若原子采用sp3雜化,形成的物質(zhì)結構為四面體形;若原子采用sp2雜化,形成的物質(zhì)結構為平面形;若原子采用sp雜化,則形成的為直線型結構。N5-為平面正五邊形,說明N原子的雜化類型為sp2雜化;在N5-中,每個N原子的sp2雜化軌道形成2σ鍵,N原子上還有1個孤電子對及1個垂直于N原子形成平面的p軌道,p軌道間形成大π鍵,N5-4N原子得到1個電子形成帶有1個單位負電荷的陰離子,所以含有的電子數(shù)為5個,其中大π鍵是由4個原子、5個電子形成,可表示為;

(3)根據(jù)AgN5的晶胞結構示意圖可知,假設以晶胞頂點Ag+為研究對象,在晶胞中與該Ag+距離相等且最近的Ag+在晶胞面心上,通過該頂點Ag+可形成8個晶胞,每個面心上的Ag+被重復使用了2次,所以與Ag+距離相等且最近的Ag+的數(shù)目為=12個;在一個晶胞中含有Ag+的數(shù)目為+6×=4,含有N5-的數(shù)目為1+12×=4,晶胞體積為V=(2a×10-7)3 cm3,則ρ= g/cm3。

練習冊系列答案
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【題目】X、Y、Z和W代表原子序數(shù)依次增大的四種短周期元素,它們滿足以下條件:

元素周期表中,Z與Y相鄰,Z與W也相鄰;Y、Z和W三種元素的原子最外層電子數(shù)之和為17。

請?zhí)羁眨?/span>

(1)Y、Z和W是否位于同一周期(填):__________,理由是________________。

(2)Y是_______,Z是_______,W是_______。

(3)X、Y、Z和W可組成一種化合物,其原子個數(shù)比為8241,寫出該化合物的名稱及化學式: _______________。

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A. 該晶體為原子晶體

B. 在該晶體中,GaAs均無孤對電子,GaAs的配位數(shù)均為4

C. 原子的體積占晶胞體積的百分率為

D. 所有原子均滿足8電子穩(wěn)定結構

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【題目】已知SO2通入BaCl2溶液無明顯現(xiàn)象。某同學利用如圖裝置探究SO2BaCl2溶液反應生成白色沉淀的條件。下列判斷正確的是

A.e、f兩管中的試劑可以分別是濃氨水和NaOH固體

B.乙中產(chǎn)生的一定為氧化性氣體,將BaSO3氧化為BaSO4沉淀

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D.c、d兩根導管都必須插入BaCl2溶液中,保證氣體與Ba2+充分接觸

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【題目】祖母綠是四大名貴寶石之一,主要成分為Be3Al2Si6O18,含有微量的Cr、Ni、Fe元素而呈現(xiàn)各種顏色;卮鹣铝袉栴}:

(1)基態(tài)Ni2+的電子排布式為____;寶石中Si的化合價是____;基態(tài)Al原子電子占據(jù)最高能級的電子云輪廓圖形狀為____

(2)鈹與相鄰主族的鋁元素性質(zhì)相似。下列有關鈹和鋁的敘述正確的有____(填字母)

A.都屬于p區(qū)主族元素 B.電負性都比鎂大

C.第一電離能都比鎂大 D.氯化物的水溶液pH均小于7

(3)六羰基鉻[Cr(CO)6]用于制高純度鉻粉,它的沸點為220℃。

Cr(CO)6的晶體類型是____,1 mol Cr(CO)6δ鍵的數(shù)目為____;

②加熱Cr(CO)6可得到高純度鉻粉和CO,反應破壞的作用力類型為____

a.離子鍵 b.配位鍵 c.金屬鍵 d.分子間作用力

(4)多數(shù)配離子顯示顏色與d軌道的分裂能有關。分裂能是指配離子的中心原子(離子)的一個電子從較低能量的d軌道躍遷到較高能量的d軌道所需的能量(Δ表示),它與中心離子的電子排布結構、電荷、配體有關。試判斷分裂能Δ[Fe(H2O)6]3+____Δ[Fe(H2O)6]2+(填“>”“<”“=”),理由是_________

(5)①氧化鎳晶胞如圖甲所示,A的原子坐標參數(shù)為:(00,),則底面面心B的原子坐標參數(shù)為____。

②按圖乙所示無限拓寬延長,NiO可形成單層分子,氧離子和鎳離子均看成球體,其半徑分別為a pmb pm,單層分子截割出的最小重復結構單元在空間呈長方體,則離子在長方體內(nèi)的空間利用率為____(列出計算式即可)

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【題目】自然界中的許多植物中含有醛,其中有些具有特殊香味,可作為植物香料使用,例如桂皮含肉桂醛(),杏仁含苯甲醛()。下列說法錯誤的是(

A.肉桂醛和苯甲醛都能發(fā)生加成反應、取代反應

B.可用新制氫氧化銅懸濁液檢驗肉桂醛分子中的含氧官能團

C.肉桂醛和苯甲醛互為同系物

D.苯甲醛分子中所有原子可能位于同一平面內(nèi)

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【題目】下刎有關實驗裝置、操作,不能實現(xiàn)相應實驗目的的是

A. 裝置甲可用酸性KMnO4溶液滴定FeSO4溶液

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C. 裝置丙可用于收集氫氣

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【題目】X、Z、QR、TU分別代表原子序數(shù)依次增大的短周期元素,在周期表的短周期主族元素中,X的原子半徑最小,XR的最外層電子數(shù)相等;Z的內(nèi)層電子數(shù)是最外層電子數(shù)的一半;U的最高化合價和最低化合價的代數(shù)和為6;RQ可形成原子個數(shù)之比為1121的兩種化合物;TZ同主族。請回答下列問題:

(1)T元素在周期表中的位置是________________________。

(2)X、ZQ三種元素的原子半徑由小到大的順序為___________(填元素符號)。

(3)R、T兩元素最高價氧化物對應的水化物反應的化學方程式為____________。

(4)某同學用X、R兩元素的單質(zhì)反應生成固體物質(zhì)RX,RX屬于離子化合物,且能與化合物X2Q反應生成X的單質(zhì)。

RX的電子式為_____________RXX2Q反應的化學方程式為___________。

②該同學認為取XR兩元素的單質(zhì)反應后的固體物質(zhì)與X2Q反應,若能產(chǎn)生的單質(zhì),即可證明得到的固體物質(zhì)一定是純凈的RX。請判斷該方法是否合理并說明理由:_____________。

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【題目】原子序數(shù)依次增大的XY、Z、G、QR、T七種元素,核電荷數(shù)均小于36。已知X的一種1∶2型氫化物分子中既有σ鍵又有π鍵,且所有原子共平面;ZL層上有2個未成對電子;Q原子的s能級與p能級電子數(shù)相等;R單質(zhì)是制造各種計算機、微電子產(chǎn)品的核心材料;T處于周期表的ds區(qū),原子中只有一個未成對電子。

(1)Y原子核外共有________種不同運動狀態(tài)的電子,基態(tài)T原子有________種不同能級的電子。

(2)X、Y、Z的第一電離能由小到大的順序為_______________(用元素符號表示)。

(3)X、Y、Z形成的離子ZXYXZ2互為等電子體,則ZXYX原子的雜化軌道類型為_______________________

(4)ZR能形成化合物甲,1 mol甲中含________mol化學鍵,甲與氫氟酸反應,生成物的分子空間構型分別為___________________

(5)G、Q、R氟化物的熔點如下表,造成熔點差異的原因為_________________。

氟化物

G的氟化物

Q的氟化物

R的氟化物

熔點/K

993

1539

183

(6)T的硫酸鹽溶液中逐滴加入Y的氫化物的水溶液至過量,反應的離子方程式為___________,

(7)X單質(zhì)的晶胞如圖所示,一個X晶胞中有________X原子。

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