Question

9．（1）根据价层电子对互斥理论判断下列分子或离子中空间构型是V形的是bd（填写序号）
a．H₃O⁺　　　　b．H₂O　　　　c．NO₂⁺　　　d．NO₂^- 
（2）已知FeCl₃的沸点：319℃，熔点：306℃，则FeCl₃的晶体类型为分子晶体．P可形成H₃PO₄、HPO₃、H₃PO₃等多种酸，则这三种酸的酸性由强到弱的顺序为HPO₃＞H₃PO₄＞H₃PO₃（用化学式填写）
（3）原子序数小于36的元素Q和T，在周期表中既处于同一周期又位于同一族，且原子序数T比Q多2．T的基态原子外围电子（价电子）排布式为3d⁸4s²Q²⁺的未成对电子数是4．
（4）如图1是从NaCl或CsCl晶体结构图中分割出来的部分结构图，判断NaCl晶体结构的图象是图1中的②③．
（5）[Cu（NH₃）₄]²⁺配离子中存在的化学键类型有①③（填序号）．
①配位键②金属键③极性共价键④非极性共价键⑤离子键⑥氢键，
若[Cu（NH₃）₄]²⁺具有对称的空间构型，且当[Cu（NH₃）₄]²⁺中的两个NH₃被两个Cl^-取代时，能得到两种不同结构的产物，则[Cu（NH₃）₄]²⁺的空间构型为①（填序号）
①平面正方形②正四面体③三角锥形④V形．
（6）X与Y可形成离子化合物，其晶胞结构如图2所示．其中X和Y的相对原子质量分别为a和b，晶体密度为ρg/cm³，则晶胞中距离最近的X、Y之间的核间距离是$\frac{\sqrt{3}}{4}$×$\root{3}{\frac{4a+8b}{ρ{N}_{A}}}$cm（N_A表示阿伏伽德罗常数，用含ρ、a、b、N_A的代数式表达）

Answer 1

分析 （1）计算中心原子价层电子对数、孤电子对数，进而确定分子构型；
（2）氯化铁熔沸点较低，应为分子晶体；同种元素含氧酸，该元素化合价越高，其酸性越强，非羟基氧越多，酸性越强；
（3）原子序数小于36的元素Q和T，在周期表中既处于同一周期又位于同一族，且原子序数T比Q多2，则Q为Fe、T为Ni；
（4）NaCl属于立方晶体，每个钠离子周围有6个氯离子、每个氯离子周围有6个钠离子；
（5）[Cu（NH₃）₄]²⁺中铜离子与氮原子之间形成配位键，氨气分子中N原子与H原子之间形成极性键；
[Cu（NH₃）₄]²⁺中的两个NH₃被两个Cl^-取代能得到两种不同结构的产物，[Cu（NH₃）₄]²⁺的空间构型为平面正方形；
（6）根据均摊法计算晶胞中X、Y原子数目，进而计算晶胞的质量，根据m=ρV计算晶胞体积，进而计算晶胞棱长x．Y原子与周围4个X原子形成正四面体结构，令Y与X之间的距离为y，则正四面体中心到底面中心的距离为$\frac{y}{3}$，正四面体的高为$\frac{4}{3}$y，正四面体棱长=$\frac{\sqrt{2}x}{2}$，则正四面体侧面的高为$\frac{\sqrt{2}x}{2}$×$\frac{\sqrt{3}}{2}$，底面中心到边的距离为$\frac{\sqrt{2}x}{2}$×$\frac{\sqrt{3}}{2}$×$\frac{1}{3}$，再根据勾股定理进行解答．

解答 解：（1）H₃O⁺中中心原子O的价层电子对数为3+$\frac{6-1-1×3}{2}$=4，孤电子对数为1，所以空间构型是三角锥形；
H₂O中中心原子O的价层电子对数为2+$\frac{6-1×2}{2}$=4，孤电子对数为2，所以空间构型是V形；
NO₂⁺中中心原子N的价层电子对数为2+$\frac{5-1-2×2}{2}$=2，孤电子对数为0，所以空间构型是直线形；
NO₂^-中中心原子N的价层电子对数为2+$\frac{5+1-2×3}{2}$=3，孤电子对数为1，所以空间构型是V形，
故选：bd；
（2）FeCl₃的沸点：319℃，熔点：306℃，熔沸点较低，应属于分子晶体；
H₃PO₄、HPO₃、H₃PO₃中P元素化合价依次为+5、+5、+3，H₃PO₄、HPO₃中非羟基氧依次为1、2，元素化合价越高，其酸性越强，非羟基氧越多，酸性越强，故酸性HPO₃＞H₃PO₄＞H₃PO₃，
故答案为：分子晶体；HPO₃＞H₃PO₄＞H₃PO₃；
（3）原子序数小于36的元素Q和T，在周期表中既处于同一周期又位于同一族，且原子序数T比Q多2，则Q为Fe、T为Ni；
Ni的基态原子外围电子（价电子）排布式为3d⁸4s²，Fe²⁺的核外电子排布为1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁶，3d能级有4故未成对电子，
故答案为：3d⁸4s²；4；
（4）由于在NaCl晶体中，每个Na⁺周围同时吸引着最近的等距离的6个Cl^-，每个Cl^-周围同时吸引着最近的等距离的6个Na⁺，图②中符合条件，图③中选取其中一个离子，然后沿X、Y、Z三轴切割得到6个等距离的且最近的带相反电荷的离子，所以其配位数也是6，故符合条件，
故选：②③；
（5）[Cu（NH₃）₄]²⁺中铜离子与氮原子之间形成配位键，氨气分子中N原子与H原子之间形成极性键；
[Cu（NH₃）₄]²⁺中的两个NH₃被两个Cl^-取代能得到两种不同结构的产物，[Cu（NH₃）₄]²⁺的空间构型为平面正方形，
故答案为：①③；①；
（6）晶胞中X原子数目为8×$\frac{1}{8}$+6×$\frac{1}{2}$=4、Y原子数目为8，晶胞的质量为$\frac{4a+8b}{{N}_{A}}$g，晶体密度为ρg/cm³，则晶胞体积为为$\frac{4a+8b}{{N}_{A}}$g÷ρg/cm³，故晶胞棱长x=$\root{3}{\frac{4a+8b}{ρ{N}_{A}}}$cm．
Y原子与周围4个X原子形成正四面体结构，令Y与X之间的距离为y，则正四面体中心到底面中心的距离为$\frac{y}{3}$，正四面体的高为$\frac{4}{3}$y，正四面体棱长=$\frac{\sqrt{2}x}{2}$，则正四面体侧面的高为$\frac{\sqrt{2}x}{2}$×$\frac{\sqrt{3}}{2}$，底面中心到边的距离为$\frac{\sqrt{2}x}{2}$×$\frac{\sqrt{3}}{2}$×$\frac{1}{3}$，故（$\frac{4}{3}$y）²+（$\frac{\sqrt{2}x}{2}$×$\frac{\sqrt{3}}{2}$×$\frac{1}{3}$）²=（$\frac{\sqrt{2}x}{2}$×$\frac{\sqrt{3}}{2}$）²，整理得y=$\frac{\sqrt{3}}{4}$x，故Y与X的距离为$\frac{\sqrt{3}}{4}$×$\root{3}{\frac{4a+8b}{ρ{N}_{A}}}$cm，故答案为：$\frac{\sqrt{3}}{4}$×$\root{3}{\frac{4a+8b}{ρ{N}_{A}}}$．

点评 本题是对物质结构的考查，涉及微粒构型判断、晶体类型与性质、核外电子排布、化学键、晶胞结构与晶胞计算，（6）中计算为易错点、难点，需要学生具备一定空间想象能力和数学运算能力，难度较大．