Question

【題目】許多元素及它們的化合物在科學研究和工業生產中具有許多用途。請回答下列有關問題：

（1）現代化學中，常利用_________上的特征譜線來鑒定元素。

（2）某同學畫出基態碳原子的核外電子排布圖：，該電子排布圖違背了__；CH3+、—CH3、CH3—都是重要的有機反應中間體。CH3+、CH3—的空間構型分別為___、____。

（3）基態溴原子的價層電子軌道排布圖為_______，第四周期中，與溴原子未成對電子數相同的金屬元素有_______種。

（4）磷化硼是一種耐磨涂料，它可用作金屬的表面保護層。

① 磷化硼晶體晶胞如圖甲所示:其中實心球為磷原子，在一個晶胞中磷原子空間堆積方式為_____，已知晶胞邊長apm，阿伏加德羅常數為NA。則磷化硼晶體的密度為___________g/cm3。

② 磷化硼晶胞沿著體對角線方向的投影（圖乙中表示P原子的投影），用畫出B原子的投影位置_____。

（5）Fe3O4晶體中，O2-圍成正四面體空隙（1、3、6、7號氧圍成）和正八面體空隙（3、6、7、8、9、12號氧圍成），Fe3O4中有一半的Fe3+填充在正四面體空隙中，Fe2+和另一半Fe3+填充在正八面體空隙中，晶體中正四面體空隙數與正八面休空隙數之比為__________，有__________%的正八面體空隙沒有填充陽離子。

（6）一定溫度下，NiO晶體可以自發地分散并形成“單分子層”，可以認為O2-作密置單層排列，Ni2+填充其中（如圖），己知O2-的半徑為a pm，每平方米面積上分散的該晶體的質量為_____g（用a、NA表示）

Answer 1

【答案】原子光譜 洪特規則 平面三角形 三角錐形 4種 面心立方最密堆積 或 2:1 50（ （或）

【解析】

(1)光譜分析為利用原子光譜上的特征譜線來鑒定元素；(2) 當電子排布在同一能級的不同軌道時，基態原子中的電子總是優先單獨占據一個軌道，而且自旋狀態相同；CH3-中心碳原子是sp3雜化，而CH3+中的碳原子形成3個σ鍵，沒有孤對電子，雜化軌道數目為3，中心碳原子是sp2雜化；(3)溴原子核外電子數為35，根據核外電子排布規律書寫基態溴原子的電子排布式為1s22s22p63s23p63d104s24p5；根據溴原子的電子排布式確定未成對電子數，再根據第四周期中的金屬元素分析解答；(4)①實心球為磷原子，根據晶胞結構分析，P做面心立方最密堆積，根據晶體密度ρ＝計算；②根據晶胞結構分析，立方磷化硼晶胞沿著體對角線方向可以觀察到六邊形，中心B與P重合，六邊形中形成兩個倒立關系的正三角形，分別由3個B或者3個P形成；(5)根據晶體結構分析；(6)根據圖知，每個Ni原子被3個O原子包圍、每個O原子被3個Ni原子包圍，如圖所示，相鄰的3個圓中心連線為正三角形，三角形的邊長為2apm，每個三角形含有一個Ni原子，三角形的面積=[×2a×2a×sin60°×10-24]m2=×10-24m2，如圖實際上每個Ni原子被兩個小三角形包含小平行四邊形面積為2×10-24m2，O原子個數=×6=1，每平方米面積上分散的該晶體的質量=g。

(1)光譜分析為利用原子光譜上的特征譜線來鑒定元素，所以在現代化學中，常利用原子光譜上的特征譜線來鑒定元素；(2)2p軌道上的2個電子沒有分占不同軌道，且自旋方向相同，故該電子排布圖違背了宏特規則；CH3+中心碳原子是sp2雜化，為平面三角形結構，而CH3-中心碳原子是sp3雜化，為三角錐形；(3)溴的原子的質子數為35，其價電子排布式為4s24p5，則基態溴原子的價層電子軌道排布圖為，未成對電子數為1對，則第四周期中，與溴原子未成對電子數相同的金屬元素有K、Sc、Cu和Ga共4種；(4)①實心球為磷原子，根據晶胞結構分析，P做面心立方最密堆積；1個晶胞中，含有P原子數目為8×+6×=4個，含有B原子數目為4個，不妨取1mol這樣的晶胞，即有NA個這樣的晶胞，1mol晶胞的質量為m=42×4g，所以晶體密度為ρ＝=g/cm3；②根據晶胞結構分析，立方磷化硼晶胞沿著體對角線方向可以觀察到六邊形，中心B與P重合，六邊形中形成兩個倒立關系的正三角形，分別由3個B或者3個P形成，所以畫圖為：或；(5)結構中如1、3、6、7的O2-圍成的正四面體空隙有8個，3、6、7、8、9、12的O2-圍成的正八面體空隙有4個，則晶體中正四面體空隙數與正八面休空隙數之比為8:4=2:1；Fe3O4中有一半的Fe3+填充到正四面體空隙中，另一半Fe3+和Fe2+填充在正八面體空隙中，則有50%的正八面體空隙沒有填充陽離子；(6)根據圖知，每個Ni原子被3個O原子包圍、每個O原子被3個Ni原子包圍，如圖所示，相鄰的3個圓中心連線為正三角形，三角形的邊長為2apm，每個三角形含有一個Ni原子，三角形的面積=[×2a×2a×sin60°×10-24]m2=×10-24m2，如圖實際上每個Ni原子被兩個小三角形包含小平行四邊形面積為2×10-24m2，O原子個數=×6=1，每平方米面積上分散的該晶體的質量=g=g=g。