Question

下表是元素周期表的一部分．表中所列的字母分别代表一种化学元素．

a

b

c

d

e

f

g

试回答下列问题（凡涉及的物质均用化学式表示）：
（1）a的氢化物的分子构型为

三角锥形

，中心原子的杂化形式为

sp³

；d在空气中燃烧产物的分子构型为

V形

，中心原子的杂化形式为

sp²

，该分子是

极性

（填“极性”或“非极性”）分子．
（2）b、d、e三种元素的氢化物中的沸点最高的是

HF

，原因是：

HF分子间形成氢键，HCl、H₂S分子间没有氢键

．
（3）将g的无水硫酸盐溶解于水中，溶液呈蓝色，是因为生成了一种呈蓝色的配合离子．此配合离子空间构型为

平面正方形

，请写出生成此配合离子的离子方程式：

Cu²⁺+4H₂O=[Cu（H₂O）₄]²⁺

．
（4）f（NH₃）₅BrSO₄可形成两种配合物，已知f³⁺的配位数是6，为确定f的配合物的结构，现对两种配合物进行如下实验：在第一种配合物的溶液中加BaCl₂ 溶液时，产生白色沉淀，在第二种配合物溶液中加入BaCl₂溶液时，则无明显现象，第二种配合物的化学式为

[Co（NH₃）₅SO₄]Br

，该配合物的配体是

NH₃

、

SO₄^2-

；
（5）c单质晶体中原子的堆积方式如图甲所示，其晶胞特征如图乙所示，原子之间相互位置关系的平面图如图丙所示．
c单质晶体中原子的配位数为

12

．若已知c的原子半径为r，N_A代表阿伏加德罗常数，c的相对原子质量为M．该晶体的密度为

M

4 2 r3NA

（用字母表示）．

Answer 1

分析：由元素在周期表中的位置可知，a为N、b为F、c为Al、d为S、e为Cl、f为Co、g为Cu，
（1）NH₃分子是三角锥形，中心原子N原子成3个N-Hσ键、含有1对孤对电子，杂化轨道数为4，据此判断杂化方式；
S在空气中燃烧产物生成SO₂，对于ABn型分子，中心原子A原子的最外层电子全部成键，空间结构为平面正三角形，中心原子A原子的最外层电子未全部成键，空间结构为V形；
计算S原子的价层电子对，据此判断杂化方式；
对于ABn型分子，A原子的最外层电子全部成键，该分子是非极性分子，据此判断SO₂分子极性；
（2）HF分子间形成氢键，HCl、H₂S分子间没有氢键，HF沸点最高；
（3）硫酸铜溶于水，铜离子与水生成了呈蓝色的配合离子[Cu（H₂O）₄]²⁺，该络合离子为平面正方形；
（4）Co（NH₃）₅BrSO₄可形成两种配合物，Co³⁺的配位数是6，在第一种配合物的溶液中加BaCl₂ 溶液时，产生白色沉淀，该物质可以电离出SO₄^2-，故配体为NH₃、Br^-，该物质结构为[Co（NH₃）₅Br]SO₄，在第二种配合物溶液中加入BaCl₂溶液时，则无明显现象，该物质不能电离出SO₄^2-，故配体为NH₃、SO₄^2-，该物质为[Co（NH₃）₅SO₄]Br；
（5）由图可知，Al晶胞为面心立方堆积，配位数为12，由图丙可知，正方形的对角线长度为4r，故立方体的棱长为

2

2

×4r=2

2

r，故晶胞体积为（2

2

r）³=16

2

r³，晶胞中Al原子数目为6×

1

2

+8×

1

8

=4，利用ρV=

4M

NA

计算．

解答：解：由元素在周期表中的位置可知，a为N、b为F、c为Al、d为S、e为Cl、f为Co、g为Cu，
（1）NH₃分子是三角锥形，中心原子N原子成3个N-Hσ键、含有1对孤对电子，杂化轨道数为4，N原子采取sp³杂化；
S在空气中燃烧产物生成SO₂，SO₂分子中S元素化合价为+4，S原子最外层6个电子未全部成键，故SO₂分子空间结构为V形，S原子的价层电子对2+

6-2×2

2

=3，故为S原子采取sp²杂化，SO₂分子中S元素化合价为+4，S原子最外层6个电子未全部成键，SO₂为极性分子，
故答案为：三角锥形；sp³；V形；sp²；极性；
（2）HF分子间形成氢键，HCl、H₂S分子间没有氢键，所以HF沸点最高，故答案为：HF；HF分子间形成氢键，HCl、H₂S分子间没有氢键；
（3）硫酸铜溶于水，铜离子与水生成了呈蓝色的配合离子[Cu（H₂O）₄]²⁺，离子方程式为Cu²⁺+4H₂O=[Cu（H₂O）₄]²⁺，该络合离子为平面正方形，
故答案为：平面正方形；Cu²⁺+4H₂O=[Cu（H₂O）₄]²⁺；
（4）Co（NH₃）₅BrSO₄可形成两种配合物，Co³⁺的配位数是6，在第一种配合物的溶液中加BaCl₂ 溶液时，产生白色沉淀，该物质可以电离出SO₄^2-，故配体为NH₃、Br^-，该物质结构为[Co（NH₃）₅Br]SO₄，在第二种配合物溶液中加入BaCl₂溶液时，则无明显现象，该物质不能电离出SO₄^2-，故配体为NH₃、SO₄^2-，该物质为[Co（NH₃）₅SO₄]Br，
故答案为：[Co（NH₃）₅SO₄]Br；NH₃、SO₄^2-；
（5）由图可知，Al晶胞为面心立方堆积，以顶点的原子分析，位于面心的原子与之相邻，1个顶点原子处在12个面上，故配位数为12；
由图丙可知，正方形的对角线长度为4r，故立方体的棱长为

2

2

×4r=2

2

r，故晶胞体积为（2

2

r）³=16

2

r³，晶胞中Al原子数目为6×

1

2

+8×

1

8

=4，由ρV=

4M

NA

可知，ρ=

4M

16 2 r3×NA

=

M

4 2 r3NA

，
故答案为：12；

M

4 2 r3NA

．

点评：本题考查元素周期表的结构、元素周期律、分子结构与性质、晶胞计算等，综合性较大，难度中等，是对知识的综合运用，（4）中注意配体形成配离子，不能电离出，（5）中注意根据均摊法计算晶胞的质量．