Question

【化学——选修3：物质结构与性质】某配位化合物为深蓝色晶体，由原子序数依次增大的A、B、C、D、E五种元素组成，其原子个数比为l4︰4︰5︰1︰1。其中C、D元素同主族且原子序数D为C的二倍，E元素的外围电子排布为(n－1)d ⁿ⁺⁶ns^l。回答下列问题。

（1）元素D在周期表中的位置是          ，B原子的外围电子排布图为            。E原子的核外有              种不同运动状态的电子，B和C的第一电离能大小关系是          。(用元素符号表示)

（2）C元素可与A元素形成两种常见的化合物，其原子个数比分别为1︰1和l︰2，写出原子个数比为1︰1的化合物的电子式             ，两种化合物可以任意比互溶，解释其主要原因为              。

（3）该配位化合物的化学式为              。

（4）A元素与B元素可形成分子式为A₂B₂的化合物，该化合物的分子具有平面结构，则其结构式为          ，用电子式表示化合物Na₂D的形成过程                  。

（5）已知E的晶胞结构如图所示，此晶胞立方体的边长为a cm，E单质的密度为ρ g·cm^-3，则阿伏伽德罗常数为         （用a、ρ表示）。该晶胞配位数为        ，EDC₄常作电镀液，其中DC₄^2-的空间构型是            ，其中D原子的杂化轨道类型是        。若电解EDC₄的水溶液，则电解总反应的化学方程式为                         。

Answer

（1）三（6分）VIA；（6分）；29（6分）；N

（2））；H2O和H2O2之间形成氢键

（3）[Cu(NH3)4]SO4•H2O

（4）H-N=N-H）；

（5）NA=256/(ρ*a3）；12；正四面体；sp3杂化；2CuSO4+2H2O=电解=2Cu+2H2SO4+O2↑

【解析】

试题分析：C、D元素是同主族且原子序数D为C的二倍，可知C为氧元素，D为硫元素；E元素的外围电子排布为(n-1)d(n+6)ns1，s轨道没有排满，则根据洪特规则可知，此时d轨道应该是全满状态，即n+6=10，解得4，所以E元素的原子序数是18+10+1=29，即E是铜元素。根据该配位化合物中原子个数比可知，A应该是氢元素，S与O结合生成硫酸根，剩余1个O与2个H结合形成1个H2O，则4个B原子结合12个H，即个数之比为1:3，所以该物质是氨气，即B是氮元素。

（1）元素D为S，在周期表中第三周期VIA；元素B为N，核外电子数为7，电子排布为；元素E为Cu，核外有29个电子。由泡利不相容原理可知，同一个原子中不存在运动状态完全相同的电子，故Cu原子核外有29种不同运动状态的电子；第一电离能N>O。

（2）氢元素与氧元素形成的两种常见化合物是H2O和H2O2，双氧水的电子式为；由于氧元素非金属性强，H2O与H2O2之间形成氢键，因此二者互溶。

（3）推断可知，该配位化合物的化学式为[Cu(NH3)4]SO4•H2O。

（4）氢元素与氮元素可形成分子式为A2B2的某化合物是N2H2，该化合物的分子具有平面结构，依据8电子和2电子稳定结构可知，氮元素与氮元素之间形成双键，氢元素与氮元素之间形成单键，则其结构式为H-N=N-H；过硫化钠的电子式表示的形成过程与过氧化钠类似，即。

（5）根据晶胞结构可知，晶胞中含有铜原子的个数是8*1/8 + 6 *1/2=4，因此 ρ*a3*NA/4=64，解得NA=256/(ρ*a3）；该晶胞为面心立方，故其配位数为12；在硫酸根离子中硫原子不存在孤对电子，其价层电子对数是4，所以空间构型是正四面体形，硫原子是sp3杂化；电解硫酸铜溶液的反应方程式为：2CuSO4+2H2O=电解=2Cu+2H2SO4+O2↑，其中阳极反应为：2H2O-4e-=O2+4H+，阴极反应为：Cu2++2e-=Cu。

考点：元素周期表结构，轨道杂化与分子立体构型