Question

【題目】根據周期表中元素原子結構性質回答下列問題：

(1)C原子價層電子的軌道表達式為___________，基態As原子中，核外電子占據的最高能級的電子云輪廓圖為___________形。

(2)已知等電子體具有相似的結構和化學鍵特征，O22+與元素N的單質互為等電子體，則O22+的電子式為___________。

(3)NH3能與眾多過渡元素離子形成配合物，向CuSO4溶液中加入過量氨水，得到深藍色溶液，向其中加人乙醇析出深藍色晶體，加入乙醇的作用___________，該晶體的化學式為___________。

(4)如圖EMIM+離子中，碳原子的雜化軌道類型為___________。分子中的大π鍵可用符號πnm表示，其中n代表參與形成大π鍵的原子數，m代表參與形成大π鍵的電子數(如苯分子中的大π鍵可表示為π66)，則EMM+離子中的大π鍵應表示為___________。

(5)NiO晶體結構與NaCl相似，晶胞中Ni2+位置在頂點和面心，則晶胞中O2－位置在___________，已知晶體密度為dg/cm3，N2+原子半徑為xpm，O2－原子半徑為ypm阿伏加德羅常數的值為NA，則該晶胞中原子的空間利用率為___________(列出化簡后的計算式)。

Answer 1

【答案】 啞鈴 減小溶劑極性，降低晶體溶解度 [Cu（NH3）4SO4]H2O sp2、sp3 體心和棱中心 ×100%

【解析】

(1)根據基態碳原子的核外電子排布式，寫出價層電子的軌道表達式；基態As原子核外電子排布式為1s22s22p63s23p63d104s24p3，最高能級為4p；

(2)根據等電子體的結構相似，O22+的電子式與N2相似 ，因此1個O22+含有三個共用電子對；

(3)氨水和硫酸銅反應生成氫氧化銅藍色沉淀，當氨水過量時，氨水和氫氧化銅反應生成可溶性的銅氨絡合物，所以難溶物溶解得到深藍色的透明溶液，涉及的離子方程式為：Cu2++2NH3H2O═Cu（OH）2↓+2NH4+、Cu（OH）2+4NH3═[Cu（NH3）4]2++2OH，總反應為：Cu2++4NH3H2O═[Cu（NH3）4]2++4H2O；根據相似相溶原理，極性分子易溶于極性溶劑，乙醇分子極性比水分子極性弱，加入乙醇降低溶劑的極性，從而減小溶質的溶解度，因此最后向該溶液中加入一定量乙醇，會析出[Cu（NH3）4]SO4H2O晶體；

(4)根據分子結構可知，環外的三個碳原子均形成4個σ鍵，無孤電子對，所以為sp3雜化，環內的三個碳原子均形成3個σ鍵，參與形成大π鍵，無孤電子對，所以為sp2雜化；環內的大π鍵由三個C原子和兩個N原子形成，其中每個碳原子貢獻1個電子，每個氮原子貢獻1個電子對，帶一個單位的正電荷，說明環上失去了一個電子，共有6個電子形成大π鍵；

(5)因為NaCl晶體結構中鈉離子與氯離子相間排列，所以NiO晶體結構中鎳離子與氧離子也是相間排列，晶胞中Ni2+位置在頂點和面心，則晶胞中O2－位于體心和棱中心；根據晶體密度計算晶胞體積，根據Ni2+和O2－的原子半徑計算離子占用的體積，離子占用的體積比晶胞體積就可計算出晶胞中原子的空間利用率。

(1)根據基態碳原子的核外電子排布為1s22s22p2，則價層電子的軌道表達式為；基態As原子核外電子排布式為1s22s22p63s23p63d104s24p3，最高能級為4p，則最高能級的電子云輪廓圖為啞鈴形；

答案： 啞鈴

(2)根據等電子體的結構相似，O22+的電子式與N2相似，因此1個O22+含有三個共用電子對，O22+的電子式為；

答案：

(3)氨水和硫酸銅反應生成氫氧化銅藍色沉淀，當氨水過量時，氨水和氫氧化銅反應生成可溶性的銅氨絡合物，所以難溶物溶解得到深藍色的透明溶液，涉及的離子方程式為：Cu2++2NH3H2O═Cu(OH)2↓+2NH4+、Cu(OH)2+4NH3═[Cu(NH3)4]2++2OH-，總反應為：Cu2++4NH3H2O═[Cu(NH3)4]2++4H2O；根據相似相溶原理，極性分子易溶于極性溶劑，乙醇分子極性比水分子極性弱，加入乙醇降低溶劑的極性，從而減小溶質的溶解度，因此最后向該溶液中加入一定量乙醇，會析出[Cu(NH3)4]SO4H2O晶體；

答案：減小溶劑極性，降低晶體溶解度 [Cu(NH3)4SO4]H2O

(4)根據分子結構可知，環外的三個碳原子均形成4個σ鍵，無孤電子對，所以為sp3雜化，環內的三個碳原子均形成3個σ鍵，參與形成大π鍵，無孤電子對，所以為sp2雜化；環內的大π鍵由三個C原子和兩個N原子形成，其中每個碳原子貢獻1個電子，每個氮原子貢獻1個電子對，環中帶一個單位的正電荷，共有6個電子形成大π鍵，因此該分子中的大π鍵可表示為；

答案：sp2、sp3

(5)因為NaCl晶體結構中鈉離子與氯離子相間排列，所以NiO晶體結構中鎳離子與氧離子也是相間排列，晶胞中Ni2+位置在頂點和面心，則晶胞中O2－位于體心和棱中心；

每個晶胞中含有Ni2+：8×1/8+6×1/2=4；含有O2－：1+12×1/4=4；M（NiO）=75g/mol

根據晶體密度計算晶胞體積，V0==cm3

根據Ni2+和O2－的原子半徑計算離子占用的體積：V1=4×4/3××（x×10-10）3+4×4/3××（y×10-10）3=××10-30×（x3+y3）cm3；晶胞中原子的空間利用率：×100%== ×100%；

答案：體心和棱中心 ×100%