Question

【題目】科學(xué)的進(jìn)步離不開技術(shù)的突破。原子光譜、核磁共振、X射線衍射、量子計算等技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用都推進(jìn)了結(jié)構(gòu)的研究。如過渡元素原子結(jié)構(gòu)、超分子結(jié)構(gòu)、晶體結(jié)構(gòu)研究等。

（1）過渡元素Ni原子的基態(tài)電子排布式為____________________，Ni的核外電子由基態(tài)躍遷至激發(fā)態(tài)時產(chǎn)生的光譜是__________（填“吸收”或“發(fā)射”）光譜。

（2）胍鎓離子[C(NH2)3+]可以與甲基磺酸根（CH3SO3－）形成超分子晶體，其局部結(jié)構(gòu)如圖所示。

①組成該晶體的元素中第一電離能最大的是_____________，其中C的雜化類型有_______________。

②元素C、N、S的簡單氫化物在水中的溶解度從大到小的順序為__________，原因是__________。

（3）近年研究人員通過量子化學(xué)計算預(yù)測并合成了化合物Na2He，經(jīng)X射線衍射分析其晶胞結(jié)構(gòu)如圖所示。

①晶胞中Na堆積形成__________（填形狀）空隙，He占據(jù)一半空隙，另一半由e－占據(jù)。已知Na2He晶體不能導(dǎo)電，理由是_________________________。

②已知晶胞邊長為a nm，晶胞中Na的半徑為b nm，則He的半徑為__________nm（列出計算式即可）。

Answer 1

【答案】 [Ar]3d84s2(或1s22s22p63s23p63d84s2) 吸收 N sp2、sp3 NH3＞H2S＞CH4 CH4為非極性分子，NH3、H2S均為極性分子，且NH3能與水形成氫鍵 立方體 沒有自由移動的離子和電子（

【解析】（1）Ni的原子序數(shù)為28，根據(jù)能量最低原理可寫出電子排布式為[Ar]3d84s2或1s22s22p63s23p63d84s2；原子吸收可見光和紫外光，可以使核外電子由基態(tài)躍遷到激發(fā)態(tài)，相應(yīng)于不同能級之間的躍遷都需吸收一定波長的光，Ni的核外電子由基態(tài)躍遷至激發(fā)態(tài)時產(chǎn)生的光譜是吸收光譜；（2）①組成該晶體的元素有C、H、N、O、S，O、S 屬于同一主族元素，同一主族元素的第一電離能從上而下依次減小，故O>S；C、N、O屬于同一周期元素且原子序數(shù)依次減小，同一周期元素的第一電離能隨著原子序數(shù)的增大而增大，但第ⅤA族的大于第ⅥA族的，所以其第一電離能大小順序是N＞O＞C，故第一電離能最大的是N，其中甲基中的碳為sp3雜化，[C(NH2)3+]中C為sp2雜化；②元素C、N、S的簡單氫化物在水中的溶解度從大到小的順序為NH3＞H2S＞CH4，原因是CH4為非極性分子，NH3、H2S均為極性分子，且NH3能與水形成氫鍵；（3）①由圖可知，晶胞中Na堆積形成立方體空隙，He占據(jù)一半空隙，另一半由e－占據(jù)。Na2He晶體中沒有自由移動的離子和電子，因此不能導(dǎo)電；②已知晶胞邊長為anm，Na與He原子之間的距離為nm，晶胞中Na的半徑為bnm，則He的半徑為nm。