Question

【題目】材料是人類文明進步的階梯，第ⅢA、ⅣA、ⅤA族元素是組成特殊材料的重要元素。請回答下列問題：

(1)基態Ge原子的核外電子有__種不同的空間運動狀態。

(2)P、S、Cl的第一電離能由大到小的順序為__。

(3)M與Ga位于同周期，M3+的一種配合物組成為[M(NH3)5(H2O)]Cl3。

①下列有關NH3、H2O的說法正確的是__（填字母）。

a.分子空間構型相同

b.中心原子雜化類型相同

c.鍵角大小相同

②1mol[M(NH3)5(H2O)]3+含__個σ鍵。

③配合物T與[M(NH3)5(H2O)]Cl3組成元素的種類和數目相同，中心離子的配位數相同。1molT溶于水，加入足量AgNO3溶液可生成2molAgCl。則T的化學式為___。

(4)如圖甲為硼酸晶體的片層結構，其中硼的雜化方式為__。H3BO3在熱水中比冷水中溶解度顯著增大的主要原因是__。

(5)磷化硼(BP)是一種超硬耐磨涂層材料，其晶胞結構如圖乙所示，該晶胞中B原子相連構成幾何體的空間構型為__（填“立方體”或“正四面體”或“正八面體”）。已知該晶體的密度為ρg·cm-3，NA是阿伏加德羅常數的值。BP晶胞中面心上6個P原子相連構成正八面體，該正八面體的邊長為__pm（列式即可）。

Answer 1

【答案】17 Cl>P>S b 23NA [M(NH3)5Cl]Cl2·H2O sp2 熱水破壞了硼酸晶體中的氫鍵，并且硼酸分子與水形成分子間氫鍵，使溶解度增大 正四面體

【解析】

(1)根據原子中單個電子的空間運動狀態可以用原子軌道來描述可知，Ge原子中有多少原子軌道，就有多少種電子的空間運動狀態；

(3)③根據題意，分清配合物中內界離子和外界離子的區別，外界的Cl-能被沉淀，內界的不能形成沉淀，據此判斷。

(5)利用均攤法計算晶胞中BP的原子個數，通過公式、找出晶胞ρ和M、V之間的關系，進而計算出晶胞邊長的表示式，根據邊長與BP的幾何體邊長關系，得出答案。

(1)基態Ge原子的核外電子排布式為：1s22s22p63s23p63d104s24p2，共有17個原子軌道，故基態Ge原子的核外電子有17種不同的空間運動狀態，答案為：17；

(2) 磷原子3p能級為半充滿狀態，故磷的第一電離能大于元素硫、但是小于元素氯，故P、S、Cl的第一電離能由大到小的順序為Cl>P>S；答案為：Cl>P>S；

(3)①根據價層電子對互斥理論，可知，NH3和H2O成鍵對數分別為3和2，NH3的孤電子對數為，H2O的孤電子對數為，則NH3的空間構型為三角錐形，鍵角為107°；H2O的空間構型為V形，鍵角為105°。NH3和H2O中N原子和O原子均采取sp3雜化，N原子的sp3軌道有1個由孤電子對占據，O原子的sp3軌道有2個由孤對電子占據，據此可知，b項正確，答案為：b；

②NH3和H2O中的共價鍵都是σ鍵，每個分子形成一個配位鍵，配位鍵也是σ鍵，所以1個NH3形成4個σ鍵，1個H2O形成3個σ鍵。故1 mol[M(NH3)5(H2O)]3+含(5×4+3)NA=23NA個σ鍵；答案為：23NA；

③該配合物中M3+的配位數為6，依題意，1molT中有2 molCl-在外界，能電離出2 molCl-，有1molCl-形成為內界離子，故T的化學式為[M(NH3)5Cl]Cl2·H2O；答案為：[M(NH3)5Cl]Cl2·H2O；

(4)硼原子最外層只有3個電子，由圖甲可知，B原子在硼酸分子中，與氧原子形成3對共用電子對，B原子與3個羥基相連，無孤對電子對，故硼的雜化方式為sp2雜化；H3BO3晶體中存在氫鍵，熱水會破壞硼酸晶體中的氫鍵，同時硼酸分子可與水分子形成分子間氫鍵，則硼酸的溶解度增大；故答案為：sp2雜化；熱水破壞了硼酸晶體中的氫鍵，并且硼酸分子與水形成分子間氫鍵，使溶解度增大；

(5)由圖乙可知，P原子將晶胞圍成8個正四面體，而B原子位于體對角線的位置，4個B原子填充了4個正四面體；面心上6個P原子構成正八面體，該正八面體的邊長等于面對角線的一半，設BP晶胞邊長為acm，1個晶胞中含有B原子數為，含有P原子數為，則，1個晶胞中含有4個BP，根據、，所以，a=。故正八面體的邊長為。答案為：正四面體；。