Question

材料是人类文明进步的阶梯，第ⅢA、ⅣA、ⅤA族元素是组成特殊材料的重要元素。请回答下列问题：

(1)基态Ge原子的核外电子有__种不同的空间运动状态。

(2)P、S、Cl的第一电离能由大到小的顺序为__。

(3)M与Ga位于同周期，M³⁺的一种配合物组成为[M(NH₃)₅(H₂O)]Cl₃。

①下列有关NH₃、H₂O的说法正确的是__（填字母）。

a.分子空间构型相同

b.中心原子杂化类型相同

c.键角大小相同

②1mol[M(NH₃)₅(H₂O)]³⁺含__个σ键。

③配合物T与[M(NH₃)₅(H₂O)]Cl₃组成元素的种类和数目相同，中心离子的配位数相同。1molT溶于水，加入足量AgNO₃溶液可生成2molAgCl。则T的化学式为___。

(4)如图甲为硼酸晶体的片层结构，其中硼的杂化方式为__。H₃BO₃在热水中比冷水中溶解度显著增大的主要原因是__。

(5)磷化硼(BP)是一种超硬耐磨涂层材料，其晶胞结构如图乙所示，该晶胞中B原子相连构成几何体的空间构型为__（填“立方体”或“正四面体”或“正八面体”）。已知该晶体的密度为ρg·cm^-3，N_A是阿伏加德罗常数的值。BP晶胞中面心上6个P原子相连构成正八面体，该正八面体的边长为__pm（列式即可）。

Answer

17 Cl>P>S b 23NA [M(NH3)5Cl]Cl2·H2O sp2 热水破坏了硼酸晶体中的氢键，并且硼酸分子与水形成分子间氢键，使溶解度增大 正四面体

【解析】

(1)根据原子中单个电子的空间运动状态可以用原子轨道来描述可知，Ge原子中有多少原子轨道，就有多少种电子的空间运动状态；

(3)③根据题意，分清配合物中內界离子和外界离子的区别，外界的Cl-能被沉淀，內界的不能形成沉淀，据此判断。

(5)利用均摊法计算晶胞中BP的原子个数，通过公式、找出晶胞ρ和M、V之间的关系，进而计算出晶胞边长的表示式，根据边长与BP的几何体边长关系，得出答案。

(1)基态Ge原子的核外电子排布式为：1s22s22p63s23p63d104s24p2，共有17个原子轨道，故基态Ge原子的核外电子有17种不同的空间运动状态，答案为：17；

(2) 磷原子3p能级为半充满状态，故磷的第一电离能大于元素硫、但是小于元素氯，故P、S、Cl的第一电离能由大到小的顺序为Cl>P>S；答案为：Cl>P>S；

(3)①根据价层电子对互斥理论，可知，NH3和H2O成键对数分别为3和2，NH3的孤电子对数为，H2O的孤电子对数为，则NH3的空间构型为三角锥形，键角为107°；H2O的空间构型为V形，键角为105°。NH3和H2O中N原子和O原子均采取sp3杂化，N原子的sp3轨道有1个由孤电子对占据，O原子的sp3轨道有2个由孤对电子占据，据此可知，b项正确，答案为：b；

②NH3和H2O中的共价键都是σ键，每个分子形成一个配位键，配位键也是σ键，所以1个NH3形成4个σ键，1个H2O形成3个σ键。故1 mol[M(NH3)5(H2O)]3+含(5×4+3)NA=23NA个σ键；答案为：23NA；

③该配合物中M3+的配位数为6，依题意，1molT中有2 molCl-在外界，能电离出2 molCl-，有1molCl-形成为內界离子，故T的化学式为[M(NH3)5Cl]Cl2·H2O；答案为：[M(NH3)5Cl]Cl2·H2O；

(4)硼原子最外层只有3个电子，由图甲可知，B原子在硼酸分子中，与氧原子形成3对共用电子对，B原子与3个羟基相连，无孤对电子对，故硼的杂化方式为sp2杂化；H3BO3晶体中存在氢键，热水会破坏硼酸晶体中的氢键，同时硼酸分子可与水分子形成分子间氢键，则硼酸的溶解度增大；故答案为：sp2杂化；热水破坏了硼酸晶体中的氢键，并且硼酸分子与水形成分子间氢键，使溶解度增大；

(5)由图乙可知，P原子将晶胞围成8个正四面体，而B原子位于体对角线的位置，4个B原子填充了4个正四面体；面心上6个P原子构成正八面体，该正八面体的边长等于面对角线的一半，设BP晶胞边长为acm，1个晶胞中含有B原子数为，含有P原子数为，则，1个晶胞中含有4个BP，根据、，所以，a=。故正八面体的边长为。答案为：正四面体；。