Question

A、B、C、D、E是元素周期表中前四周期的五种常见元素，其原子序数依次增大。详细信息见表，请回答下列问题：

①	A的一种核素在考古时常用来鉴定一些文物的年代
②	B的氧化物是导致光化学烟雾的主要物质之一
③	C的某一种单质是空气的主要成分之一
④	D的基态原子核外有6个原子轨道处于半充满状态
⑤	E能形成红色的E2O和黑色的EO两种氧化物

(1)D的价电子排布式可表示为_______。

(2)BC₃^-的空间构型为____ (用文字描述)。

(3)根据等电子原理，AC分子的结构式为_____。

(4)1 mol AC₂中σ键、π键数目之比为____。

(5)将白色的ESO₄溶解于水中，溶液呈蓝色，是因为生成了一种呈蓝色的配位数是4的配合离子。请写出生成此配合离子的离子方程式：____。

(6)E²⁺能与NH₃、H₂O、Cl^-等形成配位数为4的配合物。

①[E(NH₃)₄]²⁺中存在的化学键类型有____(填序号)。

A．配位键       B．离子键         C．极性共价键         D．非极性共价键

②[E(NH₃)₄]²⁺具有对称的空间构型，[E(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，则[E(NH₃)₄]²⁺的空间构型为_____。其中，配体的杂化类型是_____。

(7)E的晶胞如下图所示，E为______堆积，空间利用率为_____，E晶体中每个E原子周围距离最近的E原子数目为____；已知E原子的半径为a nm，阿伏加德罗常数的值为N_A，则E晶体的密度是_____g·cm^-3。(列出算式即可)。

Answer

3d54s1 平面三角形 C≡O 1∶1 Cu2++4H2O=[Cu(H2O)4]2+ AC 平面正方形 sp3 面心立方最密 74% 12

【解析】

元素周期表前四周期五种元素A、B、C、D、E，其原子序数依次增大。A的一种核素在考古时常用来鉴定一些文物的年代，则A是C元素；B的氧化物是导致光化学烟雾的主要物质之一，则B是N元素；C的某一种单质是空气的主要成分之一，则C为O元素；D的基态原子核外有6个原子轨道处于半充满状态，则D核外电子排布为1s22s22p63s23p63d54s1，所以D原子序数为24，D是Cr元素；E能形成红色的E2O和黑色的EO两种氧化物，则E是Cu元素。然后根据问题逐一分析解答。

根据上述分析可知：A是C，B是N，C是O，D是Cr，E是Cu元素。

(1)D是 Cr元素，核外电子排布为1s22s22p63s23p63d54s1，则其价电子排布式可表示为3d54s1；

(2)B是N，C是O，微粒BC3-是NO3-，由于N原子价层电子对数为3+=3，且N原子上无孤对电子，所以NO3-的空间构型为平面三角形；

(3)化合物AC是CO，由于等电子中含有的原子数相同，原子最外层电子总数也相同，所以CO与N2互为等电子体，等电子体结构相似，则化合物CO分子的结构式为C≡O；

(4)化合物AC2是CO2，在CO2分子中，C原子与2个O原子形成四对共用电子对，1个CO2分子中含有2个σ键、2个π键，所以1 mol AC2中σ键、π键数目为2NA，则1 mol AC2中σ键、π键数目之比为1：1；

(5)CuSO4水溶液显蓝色，这是由于Cu2+与水分子结合形成[Cu(H2O)4]2+，则生成此配合离子的离子方程式为：Cu2++4H2O=[Cu(H2O)4]2+；

(6)①[Cu(NH3)4]2+为络离子，其中存在的化学键类型有中心Cu2+与配位体NH3之间的配位键、配位体NH3中N与O原子之间的极性共价键N-H键，所以合理选项是AC；

②[Cu(NH3)4]2+具有对称的空间构型，[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，说明4个NH3与Cu2+在同一平面上，[Cu(NH3)4]2+的空间构型为平面正方形，4个NH3构成正方形，Cu2+位于正方形对角线的交点上，2个NH3可能位于正方形相邻的两个顶点上，也可能位于正方形对角线的2个顶点上，其中，配体NH3中的中心原子N原子形成了3个N-H共价键，N原子上还有1对孤电子对，因此N原子的杂化类型是sp3杂化；

(7)根据Cu原子在晶胞中位置，Cu原子位于晶胞的顶点和面心上，所以晶体Cu属于面心立方最密堆积；

在一个晶胞中含有Cu原子个数为8×+6×=4，假设Cu原子半径为R，则4个Cu原子的体积为V(Cu)=4×πR3，晶胞对角线为Cu原子半径的四倍，则晶胞边长为L==2R，晶胞体积V(晶胞)=L3=16R3，所以晶体Cu的空间利用率为×100%=×100%=74%；

Cu晶胞中，与每个Cu原子距离最近且相等的Cu原子有3个，分别位于晶胞中通过该Cu原子的三个面心上；通过一个Cu原子可形成8个晶胞，由于每个面心Cu原子同时属于2个晶胞，所以Cu原子周围距离最近的Cu原子数目为3×8×=12；

若已知Cu原子的半径为a nm，阿伏加德罗常数的值为NA，晶胞参数L==2a nm，则Cu晶体的密度ρ=g/cm3。