Question

2017年4月26日，海军成立68周年时，我国第一艘国产航母成功下水。建造航母需要大量的新型材料。航母的龙骨要耐冲击，航母的甲板要耐高温，航母的外壳要耐腐蚀。

(1)镍铬钢抗腐蚀性能强，基态镍原子的价电子排布式为________，同一周期中与基态铬原子有相同的最外层电子数目的原子还有___________种(填数字)。

(2)航母甲板涂有一层耐高温的材料聚硅氧烷(结构如图所示)。其O原子杂化方式为______杂化，元素C、O、F、Si的电负性由大到小的顺序为_________。

(3)海洋是元素的摇篮，海水中含有大量卤族元素。

①根据下表数据判断：最有可能生成较稳定单核阳离子的卤素原子是__________(填元素名称)

②写出一个ClO₂^－的等电子体的化学符号___________。

③已知HClO₃酸性强于HClO，从结构上分析其原因是________________。

(4)海底金属软泥是在洋海底覆盖着的一层红棕色沉积物，蕴藏着大量的资源，含有硅、氧化铁、锰、锌等。Zn^2＋与S^2－形成的一种晶体结构如图所示(黑球表示Zn^2＋，白球表示S^2－)。则该晶胞中六个面心的离子围成的立体图形为___________。已知该晶体的密度为ρg.cm^－3，阿伏伽德罗常数为N_A，该晶体中Zn^2＋和S^2－之间的最短距离为体对角线的，则该晶体中S^2－和Zn^2＋之间的最短距离为_________nm。(写出计算式即可)

Answer

3d84s2 2 sp3 F>O>C>Si 碘 Cl2O或OF2 HClO3中氯原子的正电性高，使Cl-O-H结构中氧原子上的电子向氯原子偏移，使其更容易电离出H+ 正四面体形 ××107

【解析】

(1)镍的核电荷数为28，处于周期表中第4周期第Ⅷ族；基态Ni原子的价电子排布式为3d54s1，最外层电子数目为1；

(2)聚硅氧烷中O形成2个单键，另有2个孤对电子；元素的非金属性越强电负性越大，同周期主族元素核电荷数越大，非金属性越强，而同主族元素核电荷数越大，非金属性越弱；
(3)①根据第一电离能分析，第一电离能越小，越容易生成较稳定的单核阳离子；

②等电子体是指原子总数相同，价电子总数也相同的微粒；

③根据比较酸中元素的正电性的高低，确定核外电子的偏移方向分析；

(4)根据晶胞结构分析，S2-做面心立方最密堆积，Zn2+做四面体填隙，根据密度公式ρ=做相关计算。

(1)镍的核电荷数为28，根据构造原理可以写出该原子的核外电子排布式，Ni的核外电子排布式是1s22s22p63s23p63d84s2，则其价电子排布式为3d84s2；基态Cr原子的核外电子排布为1s22s22p63s23p63d54s1，则其价电子排布式为3d54s1，最外层电子数目为1，同周期最外层电子数目为1的有K和Cu，共2种；

(2)聚硅氧烷中O形成2个单键，另有2个孤对电子，所以O的杂化方式为sp3；元素的非金属性越强电负性越大，同周期主族元素核电荷数越大，非金属性越强，而同主族元素核电荷数越大，非金属性越弱，则元素C、O、F、 Si的非金属强弱顺序为F>O>C>Si，电负性由大到小的顺序为F>O>C>Si；

(3)①根据第一电离能分析，第一电离能越小，越容易生成较稳定的单核阳离子，所以有可能生成较稳定的单核阳离子的卤素原子是：碘；

②等电子体是指原子总数相同，价电子总数也相同的微粒，则与C1O2−互为等电子体的是Cl2O或OF2；

③HClO3中氯原子的正电性高，使Cl-O-H结构中氧原子上的电子向氯原子偏移，使其更容易电离出H+，所以酸性HClO3酸性强于HClO；

(4)根据晶胞结构分析，S2−做面心立方最密堆积，Zn2+做四面体填隙，所以晶体中与Zn2+等距且最近的S2−形成的立体图形为正四面体形；晶体的密度为ρg/cm3，阿伏伽德罗常数为NA，一个晶胞中含有Zn2+的个数为4，S2−的个数为8×18+6×12=4个，1mol这样的晶胞，即有NA个这样的晶胞，一个晶胞的体积为V=a3cm3，则晶体密度为ρ==g/cm3，所以a=cm，由于晶体中Zn2+和S2−原子之间的最短距离为体对角线的，所以该晶体中S2−和Zn2+之间的最短距离为×acm=××107nm。