Question

12．决定物质性质的重要因素是物质结构，请回答下列问题：
（1）某Cr的配合物K[Cr（C₂O₄）₂（H₂O）₂]中，配体有2种，配位原子是O；与C₂O₄^2-互为等电子体的分子是（填化学式）N₂O₄；
（2）CaO晶胞如图1所示，CaO晶体和NaCl晶体的晶格能分别为：CaO：3401kJ/mol、NaCl：786kJ/mol． 导致两者晶格能差异的主要原因晶体中阴阳离子所带电荷数CaO大于NaCl．

（3）汽车安全气囊的产生药剂主要含有NaN₃、Fe₂O₃、KClO₄、NaHCO₃等物质，在NaN₃固体中，阴离子的立体构型为直线形．
（4）从不同角度观察MoS₂的晶体结构见图2，已知：Mo元素基态原子的价电子排布式为4d⁵5s¹．
①下列说法正确的是BD
A．晶体硅中硅原子的轨道杂化类型为sp²
B．电负性：C＜S
C．晶体硅和C₆₀比较，熔点较高的是C₆₀
D．Mo位于第五周期VIB族
E．MoS₂的晶体中每个Mo原子周围距离最近的S原子数目为4
F．MoS₂的晶体中Mo-S之间的化学键为极性键、配位键、范德华力
②根据MoS₂的晶体结构回答：MoS₂纳米粒子具有优异的润滑性能，其原因是MoS₂具有层状结构，Mo与S同层间以共价键结合，层与层之间通过范德华力结合，在外力作用下层与层间易发生相对滑动
（5）铁和镁组成的合金是目前已发现的储氢密度最高的储氢材料之一，其晶胞结构如图3甲（黑球代表铁，白球代表镁）．则该化学式为Mg₂Fe，若该合金用M表示，某中储氢镍电池（MH-Ni电池）的结构如图3乙所示．其电池反应为：MH+NiOOH=Ni（OH）₂+M．下列有关说法不正确的是BC．
A．放电时正极反应为：NiOOH+H₂O+e^-═Ni（OH）₂+OH^-
B．放电时电子由b极到a极
C．充电时负极反应为：MH+OH^--e^-=═H₂O+M
D．M的储氢密度越大．电池的比能量越高
（6）砷化镓属于第三代半导体，它能直接将电能转变为光能，砷化镓灯泡寿命是变通灯泡的100倍，而耗能只有其10%，推广砷化镓等发光二极管（LED）照明，是节能减排的有效举措．已知砷化镓的晶胞结构如图4，晶胞参数α=565pm．砷化镓的晶胞密度=4×$\frac{70+75}{6.02×1{0}^{23}}$÷（565×10^-10 ）³=5.34g/cm³（列式并计算），m位置Ga原子与n位置As原子之间的距离为$\frac{\sqrt{3}}{4}$×565pm（列式表示）．

Answer 1

分析 （1）某Cr的配合物K[Cr（C₂O₄）₂（H₂O）₂]中，配体为C₂O₄^2-、H₂O，配体中O原子含有孤对电子；
原子数目相等、价电子总数相等的微粒互为等电子体，1个C原子与1个负电荷可以用N原子替换；
（2）微粒半径、所带电荷晶格能，电荷起主要作用；
（3）在NaN₃固体中阴离子为N₃^-，与CO₂互为等电子体，结构相似；
（4）①A．晶体硅中硅原子与周围4个Si原子形成4个Si-Si键；
B．非金属性越强，电负性越大；
C．晶体硅属于原子晶体，C₆₀属于分子晶体；
D．Mo元素基态原子的价电子排布式为4d⁵5s¹，位于第五周期VIB族；
E．根据图2中下图可知MoS₂的晶体中每个Mo原子周围距离最近的S原子数目为6；
F．范德华力不属于化学键；
②MoS₂具有层状结构，Mo与S同层间以共价键结合，层与层之间通过范德华力结合，在外力作用下层与层间易发生相对滑动；
（5）根据均摊法计算晶胞中Fe、Mg原子数目，进而确定化学式；
A．放电时正极发生还原反应，反应为NiOOH获得电子生成Ni（OH）₂；
B．b为正极，a为负极，电子由负极通过导线流向正极；
C．充电时为电解池，两极名称为阳极、阴极，放电时原电池的负极发生氧化反应；
D．储氢材料中储氢密度越大，电池的比能量越高；
（6）m位置Ga原子，n位置As原子，利用均摊法可知，计算晶胞中含有Ga原子、As原子数目，表示出晶胞质量，再根据ρ=$\frac{m}{V}$计算；
Ga原子与As原子之间的距离应为晶胞体对角线长度的$\frac{1}{4}$倍，所以晶胞的体对角线为晶胞棱长的$\sqrt{3}$倍．

解答 解：（1）某Cr的配合物K[Cr（C₂O₄）₂（H₂O）₂]中，配体为C₂O₄^2-、H₂O，配体中O原子含有孤对电子，
原子数目相等、价电子总数相等的微粒互为等电子体，1个C原子与1个负电荷可以用N原子替换，与C₂O₄^2-互为等电子体的分子为N₂O₄，
故答案为：2；O；N₂O₄；
（2）晶体中阴阳离子所带电荷数CaO大于NaCl，所以CaO的晶格能大于NaCl的，
故答案为：晶体中阴阳离子所带电荷数CaO大于NaCl；
（3）在NaN₃固体中阴离子为N₃^-，与CO₂互为等电子体，结构相似，为直线形结构，
故答案为：直线形；
（4）①A．晶体硅中每个硅原子和4个硅原子能形成4个共价键，所以每个硅原子含有4个σ键且不含孤电子对，含有4个共价键的原子采用sp³杂化，故A错误；
B．元素的非金属性越强其电负性越大，S元素的非极性大于C元素，所以电负性：C＜S，故B正确；
C．硅晶体属于原子晶体，C₆₀晶体中存在分子间作用力，所以硅晶体熔点高于C₆₀，故C错误；
D．Mo元素基态原子的价电子排布式为4d⁵5s¹，位于第五周期VIB族，故D正确；
E．根据图知，每个Mo原子周围距离最近的S原子数目是6，故E错误；
F．提供空轨道和提供孤电子对的原子间易形成配位键，配位键属于共价键，不同元素之间易形成的配位键属于极性共价键，范德华力不属于化学键，故F错误；
故答案为：BD；
②MoS₂结构和石墨相似，根据图片知，MoS₂具有层状结构，Mo和S同层间以共价键结合，层与层之间通过范德华力结合，外力作用层与层易发生相对滑动，
故答案为：MoS₂具有层状结构，Mo与S同层间以共价键结合，层与层之间通过范德华力结合，在外力作用下层与层间易发生相对滑动；
（5）根据均摊法可知，晶胞中Fe原子数目为8×$\frac{1}{8}$+6×$\frac{1}{2}$=4，Mg原子数目为8，故化学式为：Mg₂Fe，
A．放电时正极发生还原反应，反应为NiOOH+H₂O+e^-=Ni（OH）₂+OH^-，故A正确；
B．为b为正极，a为负极，电子由负极通过导线流向正极，故B错误；
C．充电时为电解池，两极名称为阳极、阴极，放电时负极发生氧化反应，反应为：MH+OH^--e^-=M+H₂O，故C错误；
D．M为储氢合金，储氢材料氢密度越大，电池的比能量密度越高，故D正确，
故答案为：Mg₂Fe；BC；
（6）m位置Ga原子，n位置As原子，晶胞中含有Ga原子数为8×$\frac{1}{8}$+6×$\frac{1}{2}$=4，As原子数目为4，晶胞质量为：4×$\frac{70+75}{6.02×1{0}^{23}}$g，则晶胞密度为4×$\frac{70+75}{6.02×1{0}^{23}}$g÷（565×10^-10 cm）³=5.34g．cm^-3，
Ga原子与As原子之间的距离应为晶胞体对角线长度的$\frac{1}{4}$倍，所以晶胞的体对角线为晶胞棱长的$\sqrt{3}$倍，则m位置Ga原子与n位置As原子之间的距离为$\frac{\sqrt{3}}{4}$×565 pm，
故答案为：4×$\frac{70+75}{6.02×1{0}^{23}}$÷（565×10^-10 ）³=5.34；$\frac{\sqrt{3}}{4}$×565．

点评 本题是对物质结构与性质的考查，涉及配合物、等电子体、空间构型、晶体结构与晶胞计算、原电池与电解原理等，需要学生具备扎实的基础，难度较大．