Question

化学元素形成的单质或化合物在工农业生产、军事国防、医疗生活各个领域发挥着重要的作用。

（1）钢铁分析中常用过硫酸盐氧化法测定钢中锰的含量，反应原理为：2Mn²⁺+5S₂O₈^2—+8H₂O2MnO₄^—+10SO₄^2—+16H⁺

①基态S原子核外有____种不同空间运动状态的电子。

②已知H₂S₂O₈的结构如图所示：

H₂S₂O₈中硫原子的轨道杂化方式为________；上述反应每生成1molMnO₄^—，S₂O₈^2—断裂的共价键类型及其数目分别为________、__________（设阿伏伽德罗常数的值为N_A）

（2）Fe可以与CN^—、H₂NCONH₂（尿素）等多种配体形成配合物。

①请写出与CN^—互为等电子体的一种分子：______、一种离子：_________。

②组成尿素的第二周期元素的第一电离能由大到小的顺序为：________，1molH₂NCONH₂（尿素）分子中含有σ键的数目为_______。

③FeN的晶胞如图1所示，Cu可以完全替代该晶体中a位置Fe或b位置Fe，形成Cu替代型产物Fe_(x—n)Cu_nN_y。

Cu处于周期表中_____区，其最高能层的符号为____，基态铜原子的价电子排布式为________。Fe_xN_y转化为两种Cu的替代型产物的能量变化如图2所示，其中相对不稳定的Cu替代型产物的化学式为_________。

（3）铬是银灰色的结晶体，质硬而脆，是制造不锈钢、高速钢的重要原料。

①CrO₂Cl₂常温下为深红色液体，能与CCl₄、CS₂等互溶，据此可判断CrO₂Cl₂是____（填“极性”或“非极性”）分子

②CrCl₃·6H₂O实际上是配合物，配位数是6，其固体有三种颜色，其中一种浅绿色固体于足量硝酸银反应时，1mol固体可生成1molAgCl沉淀，则这种浅绿色固体中阳离子的化学式为_______。

Answer

16 sp3 σ键（或非极性键） 2.5NA CO C22- N＞O＞C 7NA ds N 3d104s1 FeCu3N 非极性 [Cr(H2O)4Cl2]+

【解析】

（1）①原子核外没有两个运动状态完全相同的电子，有几个电子就有几种运动状态，硫原子核外有16个电子，所以有16种不同运动状态的电子，故答案为16。

②H2S2O8中，硫原子价层电子对数=σ键电子对+中心原子上的孤电子对=4+(6-4×1-2)=4，所以采取sp3杂化；由方程式可知生成MnO4-时，S2O82-转化为SO42-，断掉中间的过氧键，即非极性键（或σ键），反应生成1molMnO4-，需要反应2.5NA的S2O82-，即断裂2.5NA的非极性键。故答案为sp3杂化；σ键（或非极性键）；2.5NA。

（2）①价电子数与原子数都分别相等的粒子是等电子体，因此与CN-互为等电子体的一种分子和一种离子的化学式分别是CO和C22-，故答案为CO、C22-。

②组成尿素的第二周期元素为N、C、O，同周期从左向右第一电离能增大，氮原子2p轨道半充满，为稳定状态，第一电离能大于O，因此第一电离能大小顺序是N>O>C；由尿素分子的结构式可知：1个C—N键中含有1个σ键，1个C=O键含有1个σ键，σ键的数目为3，每个亚氨基中σ键的数目2，一分子尿素中含σ键的数目为3+2×2=7，故每摩尔尿素中含有σ键的数目为7NA，故答案为N＞O＞C，7NA。

③Cu的价电子排布式为3d104s1，位于第四周期IB族，属于ds区；最高能层符号为N；Cu属于副族元素，价电子包括最外层电子，以及次外层的d能级，即基态铜原子的价电子排布式为3d104s1；能量低的晶胞稳定性强，即Cu替代a位置Fe型晶胞更稳定，每个晶胞均摊：Cu原子的个数为8×1/8=1，Fe位于面心，Fe原子的个数为6×1/2=3，N位于体心，N原子个数1，则Cu替代a位置Fe型化学式为Fe3CuN，故答案为ds，N，3d104s1，FeCu3N。

（3）①CCl4、CS2都是非极性分子，非极性分子的溶质极易溶于非极性分子形成的溶剂，根据相似相溶原理知，CrO2Cl2是非极性分子，故答案为非极性。

②1mol固体可生成1mol氯化银沉淀，说明该配合物的分子的外界有1个氯离子，则该配合物阳离子带1个单位的正电荷，其配位数是6，根据氯原子守恒知，则该配合物內界中含有2个氯原子和4个水分子，所以其阳离子为[Cr(H2O)4Cl2]+，故答案为[Cr(H2O)4Cl2]+。