Question

20．科學(xué)家研究發(fā)現(xiàn)金屬離子吸收氧氣的能力十分巨大，人體血液中的血紅蛋白依靠亞鐵離子結(jié)合氧氣，其他金屬離子（Cu²⁺、Zn²⁺等）也可以實現(xiàn)結(jié)合和運輸氧氣的目的．最近丹麥科學(xué)家研發(fā)了一種晶體材料，該晶體吸收氧氣的能力依靠鈷離子，它可以讓人在水下持久地獲得氧氣．
（1）基態(tài)鈷原子的電子排布式為1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁷4s²．
（2）C、N、O三種元素的第一電離能由大到小的順序為N＞O＞C（用元素符號表示）．
（3）金屬離子在動物體內(nèi)以配位鍵結(jié)合．Fe³⁺可與SCN^-、CN^-、CO、H₂O等形成配合物．
①H₂O中O原子的雜化方式為sp³．
②已知SCN^-的電子式為，則SCN^-中σ 鍵與π鍵的個數(shù)比為1：1．
③寫出一種與CO為等電子體的分子的化學(xué)式N₂．
（4）CH₄、NH₃相比較，熔點較高的是NH₃，其原因是氨氣分子之間形成氫鍵，甲烷分子之間為范德華力．
（5）某種銅的氧化物的晶胞結(jié)構(gòu)如圖所示，該晶胞的邊長為a cm，則該晶體的密度為$\frac{576}{{N}_{A}×{a}^{3}}$g/cm³（N_A表示阿伏伽德羅常數(shù)的值）

Answer 1

分析 （1）Co原子核外電子數(shù)為27，根據(jù)能量最低原理書寫核外電子排布式；
（2）同周期隨原子序數(shù)增大，元素第一電離能呈增大趨勢，氮元素原子2p能級為半滿穩(wěn)定狀態(tài)，能量較低，第一電離能高于同周期相鄰元素的；
（3）①H₂O中O原子形成2個O-H鍵，含有2對孤對電子，雜化軌道數(shù)目為4；
②單鍵為σ 鍵，三鍵含有1個σ 鍵、2個π鍵；
③原子總數(shù)相等、價電子總數(shù)也相等的微�；�為等電子體；
（4）氨氣分子之間形成氫鍵，沸點高于甲烷的；
（5）根據(jù)均攤法計算晶胞中O原子、Cu原子數(shù)目，進(jìn)而計算晶胞質(zhì)量，再根據(jù)ρ=$\frac{m}{V}$計算晶體密度．

解答 解：（1）Co原子核外電子數(shù)為27，根據(jù)能量最低原理，其核外電子排布式為1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁷4s²，
故答案為：1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁷4s²；
（2）同周期隨原子序數(shù)增大，元素第一電離能呈增大趨勢，氮元素原子2p能級為半滿穩(wěn)定狀態(tài)，能量較低，第一電離能高于同周期相鄰元素的，故第一電離能N＞O＞C，
故答案為：N＞O＞C；
（3）①H₂O中O原子形成2個O-H鍵，含有2對孤對電子，雜化軌道數(shù)目為，氧原子采取sp³雜化，
故答案為：sp³；
②SCN^-的電子式為，單鍵為σ 鍵，三鍵含有1個σ 鍵、2個π鍵，則SCN^-中σ 鍵與π鍵的個數(shù)比為2：2=1：1，
故答案為：1：1；
③原子總數(shù)相等、價電子總數(shù)也相等的微�；�為等電子體，一種與CO為等電子體的分子的化學(xué)式為N₂，
故答案為：N₂；
（4）氨氣分子之間形成氫鍵，甲烷分子之間為范德華力，氫鍵比范德華力更強，故氨氣的沸點高于甲烷的，
故答案為：NH₃；氨氣分子之間形成氫鍵，甲烷分子之間為范德華力；
（5）晶胞中Cu原子數(shù)目為8、O原子數(shù)目8×$\frac{1}{8}$+6×$\frac{1}{2}$=4，晶胞質(zhì)量為$\frac{8×64+16×4}{{N}_{A}}$g，晶體密度=$\frac{8×64+16×4}{{N}_{A}}$g÷（a cm）³=$\frac{576}{{N}_{A}×{a}^{3}}$g/cm³，
故答案為：$\frac{576}{{N}_{A}×{a}^{3}}$g/cm³．

點評 本題是對物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)的考查，涉及核外電子排布、電離能、雜化方式判斷、化學(xué)鍵、等電子體、氫鍵、晶胞計算等，注意理解掌握同周期元素第一電離能異常情況．