考點(diǎn):原子軌道雜化方式及雜化類型判斷,原子核外電子排布,晶胞的計算,含有氫鍵的物質(zhì),不同晶體的結(jié)構(gòu)微粒及微粒間作用力的區(qū)別
專題:化學(xué)鍵與晶體結(jié)構(gòu)
分析:(1)給水施加一個弱電場,形成熱冰,水分子有規(guī)則的排列,說明水分子中正負(fù)電荷的重心不重合,具有極性,水分子中氧原子形成2個O-H鍵、含有2對孤電子對,雜化軌道數(shù)為4,據(jù)此判斷雜化方式;
(2)冰晶胞中存在氫鍵,氫鍵具有方向性,每個水分子與相鄰的4個水分子形成氫鍵;
(3)①利用均攤法計算晶胞;根據(jù)二氧化碳的結(jié)構(gòu)式判斷共價鍵的類型和數(shù)目;在干冰中CO
2的配位數(shù)是12;
②銅晶胞是面心立方結(jié)構(gòu)其堆積方式與干冰晶胞類型相同,處于面上對角線物質(zhì)的3個Cu原子相鄰,令Cu原子半徑為r,晶胞的棱
×4r,進(jìn)而計算晶胞的體積,根據(jù)均攤法計算晶胞中Cu原子數(shù)目,進(jìn)而計算晶胞中Cu原子實際占有的體積,晶胞空間利用率=晶胞中Cu原子實際占有的體積÷晶胞體積;
(4)根據(jù)洪特規(guī)則:電子排布在同一能級的不同軌道時優(yōu)先單獨(dú)占據(jù)一個軌道,且自旋方向相同;泡利原理:一個原子軌道里最多可容納2個電子,且自旋方向相反結(jié)合N元素,原子核外電子數(shù)為7書寫;
(5)同一周期元素,元素的第一電離能隨著原子序數(shù)的增大而增大,但同一周期中第ⅡA族元素比第ⅢA族元素的第一電離能大,第ⅤA族比第ⅥA族第一電離能大,據(jù)此分析解答;
(6)元素X 位于第四周期,其基態(tài)原子的內(nèi)層軌道全部排滿電子,則內(nèi)層電子數(shù)=2+8+18=28,且最外層電子數(shù)為2,所以該原子有30個電子,為Zn元素,1mol的 X(NH
3)
4Cl
2中含有的δ鍵的有16N
A個;
解答:
解:(1)給水施加一個弱電場,形成熱冰,水分子有規(guī)則的排列,說明水分子中正負(fù)電荷的重心不重合,具有極性,水分子中氧原子形成2個O-H鍵、含有2對孤電子對,雜化軌道數(shù)為4,采取sp
3雜化,
故答案為:極性,sp
3;
(2)冰晶胞中水分子的空間排列方式,冰晶胞中存在氫鍵,氫鍵具有方向性,每個水分子與相鄰的4個水分子形成氫鍵,
故答案為:
;
(3)①二氧化碳的晶胞中,二氧化碳分子分布于晶胞的定點(diǎn)和面心位置,則晶胞中含有二氧化碳的分子數(shù)為8×
+6×
=4,二氧化碳的分子結(jié)構(gòu)為O=C=C,每個分子中含有2個σ鍵和2個π鍵,以干冰晶胞中的任意一個頂點(diǎn)為坐標(biāo)原點(diǎn),以通過該頂點(diǎn)的三條棱邊為坐標(biāo)軸建立起一個三維直角坐標(biāo)系,在坐標(biāo)原點(diǎn)的周圍可以無隙并置8個晶胞,這樣在每一個坐標(biāo)軸上都可以看到有兩個與坐標(biāo)原點(diǎn)上的CO
2分子等距離的CO
2分子,但是這些CO
2分子與坐標(biāo)原點(diǎn)上的CO
2分子的距離并不是最近的,與坐標(biāo)原點(diǎn)上的CO
2分子最近的CO
2分子應(yīng)該是每一個晶胞的面心上的,共有12個這樣的CO
2分子,
故答案為:4;2個σ鍵和2個π鍵;12;
②銅的堆積模型為最緊密堆積,配位數(shù)為12,銅原子位于頂點(diǎn)和面心,與二氧化碳分子晶胞結(jié)構(gòu)相似;銅晶胞是面心立方結(jié)構(gòu),處于面上對角線物質(zhì)的3個Cu原子相鄰,令Cu原子半徑為r,晶胞的棱長=
×4r=2
r,晶胞的體積=
(2r)3=16
r
3,晶胞中Cu原子數(shù)目=8×
+6×
=4,晶胞中Cu原子實際占有的體積=4×
πr
3,晶胞空間利用率=
=74%,
故答案為:銅;74%;
(4)N元素,原子核外電子數(shù)為7,核外電子軌道表示為:
,N原子的最外層5個電子,為2s
22p
3,應(yīng)為2s和2p電子,且2p軌道中應(yīng)為3個單電子,違反洪特規(guī)則,
故答案為:
;違反洪特規(guī)則;
(5)同一周期元素,元素的第一電離能隨著原子序數(shù)的增大而增大,Ar元素3s
23p
6中p軌道為全充滿狀態(tài),難以失去電子,所以第一電離能最大,
故答案為:Ar;
(6)元素X 位于第四周期,其基態(tài)原子的內(nèi)層軌道全部排滿電子,則內(nèi)層電子數(shù)=2+8+18=28,且最外層電子數(shù)為2,所以該原子有30個電子,含有30個質(zhì)子,為Zn元素;每mol配合物[X(NH
3)
4]Cl
2中,σ鍵數(shù)目=(3×4+4)N
A=16N
A,
故答案為:30;16N
A;
點(diǎn)評:本題考查物質(zhì)結(jié)構(gòu)和性質(zhì),較為綜合,涉及電子排布式的書寫、晶胞的結(jié)構(gòu)、雜化類型的判斷等知識,是對學(xué)生分析、思維能力的考查,注意配合物[Zn(NH3)4]Cl2中,配位鍵也是σ鍵,為易錯點(diǎn),題目難度中等.