Question

【化学——物质结构与性质】

有A、B、C、D、E五种原子序数依次增大的元素（原子序数均小于30）。A的基态原子2p能级有3个电子；C的基态原子2p能级有1个电子；E原子最外层有1个单电子，其次外层有3个能级且均排满电子；D与E同周期，价电子数为2。则：

（1）写出基态E原子的价电子排布式________。基态A原子的第I电离能比B的大，其原因是____。

（2）B元素的氢化物的沸点是同族元素氢化物中最高的，原因是_________。

（3）A的最简单氢化物分子的空间构型为___________，其中A原子的杂化类型是_________。

（4）向E的硫酸盐溶液中通入A的气态氢化物至过量，产生蓝色沉淀，随后沉淀溶解得到深蓝色溶液，向溶液中加入适量乙醇，析出蓝色晶体。

①该蓝色晶体的化学式为_________，加入乙醇的目的是____________。

②写出该配合物中配离子的结构简式___________。

（5）C和D形成的化合物的晶胞结构如图所示，则D的配位数是_______，已知晶体的密度为ρg·cm^－3，阿伏伽德罗常数为N_A，求晶胞边长a=________cm（含用ρ、N_A的计算式表示）。

Answer

3d104s1基态氮原子的2p能级处于较稳定的半充满状态水分子间存在氢键，氢键比范德华力更强三角锥型sp3[Cu(NH3)4]SO4·H2O降低硫酸四氨合铜晶体的溶解度8

【解析】A、B、C、D、E五种原子序数依次增大的元素(原子序数均小于30)，A的基态原子2p能级有3个单电子，原子核外电子排布为1s22s22p3，则A是N元素；C的基态原子2p能级有1个单电子，且C的原子序数大于A，其原子核外电子排布为1s22s22p5，所以C是F元素，结合原子序数可推知B是O元素；E原子核外有成单电子，其次外层有3个能级且均排满电子，且原子序数小于30，则E处于第四周期，其基态原子的价电子排布式3d104s1，则E是Cu元素；D与E同周期，价电子数为2，则D是Ca元素；

(1)Cu的核电荷数为29，基态Cu原子的电子排布式是1s22s22p63s23p63d104s1，则价电子排布式为3d104s1。基态N原子的核外电子排布为1s22s22p3，p轨道为半充满结构，较稳定，故其第I电离能比O的大；

(2)水分子间能存在氢键，氢键比范德华力更强，H2O的沸点是同族元素中最高的；

(3)NH3分子的空间构型为三角锥型，氨气分子中氮原子价层电子对个数=3+(5-3×1)=4，所以N原子采用sp3杂化；

(4)向CuSO4的水溶液中逐滴加入氨水，离子方程式为：Cu2++2NH3•H2O=Cu(OH)2↓+2H2O，至过量，观察到溶液由天蓝色最终变为深蓝色，生成[Cu(NH3)4]2+，反应的离子方程式为：Cu(OH)2+4NH3•H2O=[Cu(NH3)4]2++2OH-+4H2O；

①该蓝色晶体的化学式为[Cu(NH3)4]SO4·H2O，加入乙醇的目的是向深蓝色透明溶液加入乙醇，由于[Cu(NH3)4]SO4在乙醇中的溶解度小于在水中的溶解度，所以会析出深蓝色的晶体：Cu(NH3)4SO4•H2O，则加入乙醇的作用是降低了[Cu(NH3)4]SO4•H2O的溶解度；

②[Cu(NH3)4]2+的结构式为；

(5)晶胞中顶点Ca最靠近的F共有8个，则Ca的配位数是8；白色球为F、黑色球为Ca，由晶胞结构可知，晶胞中白色球数目=8、黑色球数目=8×+6×=4，则晶胞质量=4×g=g，晶胞的体积=g÷ρ g•cm-3=cm3，故晶胞边长a=cm。

点睛：原子杂化方式的判断，根据价层电子对互斥理论来分析；中心原子的杂化类型为sp3，说明该分子中心原子的价层电子对个数是4，价层电子对个数=σ键个数+孤电子对个数，σ键个数=配原子个数，孤电子对个数= (a-xb)，a指中心原子价电子个数，x指配原子个数，b指配原子形成稳定结构需要的电子个数。