Question

18．H，C，N，Cr是中学化学常见的几种元素．它们的单质及化和物在生产，生活，科研等方面应用广泛．请回答下列问题：
（1）一种由氢，碳，氧，氨形成的化合物-三聚氰胺，其结构简式如图，它是一种用途广泛的基本有机化合物原料．
①写出其中基态氮原子的价电子排布图
②三聚氰胺分子中氮原子杂化轨道类型是sp³、sp²
③NH₄⁺离子的空间构型为正四面体．
（2）金属Cr广泛用于航空宇航，电器及仪器等工业部门．
①Cr在周期表中属于d区元素．Cr的电子排布式为1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁵4s¹（或[Ar]3d⁵4s¹）
②Cr可形成配合物K[Cr（C₂O₄）₂（H₂O）₂]，配体是C₂O₄^2-、H₂O，与CO互为等电子体的分子是（填化学式）N₂．
③与Cr同周期且最外层电子数相同的一种金属R的晶胞结构如图所示，R的配位数为12．R的某种氯化物的晶胞结构如图乙所示，则该氯化物的化学式是CuCl，若R与Cl原子最近的距离为apm，则该晶体的密度为$\frac{597\sqrt{3}×1{0}^{30}}{32{a}^{3}{N}_{A}}$g•cm⁺³（阿伏伽德罗常数的数值用N_A表示）．

Answer 1

分析 （1）①氮元素是7号元素，最外层有5个电子，根据核外电子排布规律可画出价电子排布图；
②三聚氰胺分子中氨基上的氮能形成三个共价和一对孤电子对，杂环上的氮原子形成两个共价键和一对孤电子对；
③NH₄⁺中氮原子的价层电子对数为$\frac{5+4-1}{2}$=4，氮原子的杂化方式为sp³，氮原子周围有4个共价键；
（2）①Cr为24号元素，据此判断在周期表中位置和书写电子排布式；
②在配合物中提供孤电子对的为配体，等电子体为原子数和价电子数都相等的微粒；
③与Cr同周期且最外层电子数相同的一种金属R为Cu，根据晶胞图可知，Cu的晶胞为面心立方结构，根据Cu的某种氯化物的晶胞图，利用均摊法可计算出晶胞中所含原子数，进而确定化学式，根据$ρ=\frac{m}{V}$可计算得密度；

解答 解：（1）①氮元素是7号元素，最外层有5个电子，根据核外电子排布规律可画出价电子排布图为，
故答案为：；  
②三聚氰胺分子中氨基上的氮能形成三个共价和一对孤电子对，所以该氮原子是按sp³方式杂化，杂环上的氮原子形成两个共价键和一对孤电子对，该氮原子是按sp²方式杂化，
故答案为：sp³、sp²；
③NH₄⁺中氮原子的价层电子对数为$\frac{5+4-1}{2}$=4，氮原子的杂化方式为sp³，氮原子周围有4个共价键，所以的空间构型为正四面体，
故答案为：正四面体；
（2）①Cr为24号元素，位于周期表中d区，其电子排布式为1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁵4s¹（或[Ar]3d⁵4s¹），
故答案为：d；1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁵4s¹（或[Ar]3d⁵4s¹）；
②在配合物K[Cr（C₂O₄）₂（H₂O）₂]中，C₂O₄^2-和H₂O都提供孤电子对，所以都为配体，与CO互为等电子体的分子是N₂，
故答案为：C₂O₄^2-、H₂O；N₂；
③与Cr同周期且最外层电子数相同的一种金属R为Cu，根据晶胞图可知，Cu的晶胞为面心立方结构，以顶点上的Cu为例，每个R原子周围距离最近的Cu原子分布中经过该点的面的面心上，有12个，根据Cu的某种氯化物的晶胞图，对比甲乙两图可知，乙图中大球为R原子，小球为氯原子，利用均摊法可知，晶胞中所含Cu原子数为$8×\frac{1}{8}+6×\frac{1}{2}$=4，氯原子数为4，r所以化学式为CuCl，Cu与Cl原子最近的距离为apm，则晶胞的体对角线长度为4apm，所以晶胞的边长为$\frac{4a}{\sqrt{3}}$pm，根据$ρ=\frac{m}{V}$可知，晶体的密度为$\frac{\frac{4×（64+35.5）}{{N}_{A}}}{（\frac{4a}{\sqrt{3}}×1{0}^{-10}）^{3}}$g•cm^-3=$\frac{597\sqrt{3}×1{0}^{30}}{32{a}^{3}{N}_{A}}$g•cm^-3，
故答案为：12；CuCl；$\frac{597\sqrt{3}×1{0}^{30}}{32{a}^{3}{N}_{A}}$；

点评 本题考查电子排布图、电子排布式、原子的杂化、微粒的空间构型、晶体的结构及晶胞计算，需要学生具有一定的空间想象与数学计算能力，难度较大．