Question

16．元素X的基態(tài)原子中的電子共有7個能級，且最外層電子數(shù)為1，X原子的內層軌道全部排滿電子，在氣體分析中，常用XCl的鹽酸溶液吸收并定量測定CO的含量，其化學反應如下：2XCl+2CO+2H₂O═X₂Cl₂•2CO•2H₂O．
（1）X基態(tài)原子的電子排布式為1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d¹⁰4s¹．
（2）C、H、O三種原子的電負性由大到小的順序為O＞C＞H．
（3）X₂Cl₂•2CO2H₂O是一種配合物，其機構如圖1所示：
①與CO為互為等電子的分子是N₂．
②該配合物中氯原子的雜化方式為sp³雜化．
③在X₂Cl₂•2CO.2H₂O中，每個X原子能與其它原子形成3個配位鍵，在圖中用“→”標出相應的配位鍵．
（4）阿伏加德羅常數(shù)的測定有多種方法，X射線衍射法就是其中一種，通過對XCl晶體的X射線衍射圖象的分析，可以得出XCl的晶胞如圖2所示，則距離每個X⁺最近的Cl^-的個數(shù)為4，若X原子的半徑為a pm，晶體的密度為pg/cm³，試通過計算阿伏加德羅常數(shù)N_A=$\frac{4×（64+45.5）}{（4a×\frac{\sqrt{2}}{2}×1{0}^{-10}）^{3}p}$（列計算式表達）

Answer 1

分析 （1）元素X的基態(tài)原子中的電子共有7個能級，且最外層電子數(shù)為1，X原子的內層軌道全部排滿電子，核外電子排布式為1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d¹⁰4s¹，故X為Cu；
（2）非金屬性越強，電負性越大；
（3）①原子總數(shù)相等、價電子總數(shù)相等的微粒互為等電子體；
②根據(jù)圖示觀察，每個氯原子有7個電子與銅的1個電子行成共價鍵，與另一個銅原子形成配位鍵，共有4個價電子對；
③碳、氧均有孤對電子，與Cu之間形成配位鍵，每個氯原子與銅原子形成共價鍵，與另一個銅原子形成配位鍵；
（4）圖示晶胞中不能觀察到完成的X成鍵，但根據(jù)Cl原子的成鍵情況判斷X情況，圖中觀察到每個Cl原子周圍有4個X距離最近，因XCl個數(shù)比為1：1，故距離每個X⁺最近的Cl^-的個數(shù)是4個；
晶胞面心位置的X⁺與對角線上的X⁺相鄰，若X原子的半徑為a pm，則晶胞棱長為4a×$\frac{\sqrt{2}}{2}$×10^-10 cm，進而計算晶胞體積，晶胞中Cl原子數(shù)目為4，CuCl中離子個數(shù)比為1：1，故Cu原子數(shù)目為4，進而計算晶胞質量，再根據(jù)m=ρV計算．

解答 解：（1）元素X的基態(tài)原子中的電子共有7個能級，且最外層電子數(shù)為1，X原子的內層軌道全部排滿電子，核外電子排布式為1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d¹⁰4s¹，故X為Cu．
故答案為：1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d¹⁰4s¹；
（2）非金屬性越強，電負性越大，所以為O＞C＞H，
故答案為：O＞C＞H；
（3）①原子總數(shù)相等、價電子總數(shù)相等的微粒互為等電子體，CO的等電子體分子為N₂，
故答案為：N₂；
②根據(jù)圖示觀察，每個氯原子有7個電子與銅的1個電子行成共價鍵，與另一個銅原子形成配位鍵，共有4個價電子對，故Cl原子采取為sp³雜化，
故答案為：sp³雜化；
③碳、氧均有孤對電子，與Cu之間形成配位鍵，每個氯原子與銅原子形成共價鍵，與另一個銅原子形成配位鍵，用“→”標出相應的配位鍵為：，
故答案為：；
（4）圖示晶胞中不能觀察到完成的X成鍵，但根據(jù)Cl原子的成鍵情況判斷X情況，圖中觀察到每個Cl原子周圍有4個X距離最近，因XCl中離子個數(shù)比為1：1，故距離每個X⁺最近的Cl^-的個數(shù)是4個；
晶胞面心位置的X⁺與對角線上的X⁺相鄰，若X原子的半徑為a pm，則晶胞棱長為4a×$\frac{\sqrt{2}}{2}$×10^-10 cm，故晶胞體積為（4a×$\frac{\sqrt{2}}{2}$×10^-10 cm）³，晶胞中Cl原子數(shù)目為4，CuCl中離子個數(shù)比為1：1，故Cu原子數(shù)目為4，則晶胞質量為4×$\frac{（64+45.5）g/mol}{{N}_{A}}$，則（4a×$\frac{\sqrt{2}}{2}$×10^-10 cm）³×pg/cm³=4×$\frac{（64+45.5）g/mol}{{N}_{A}}$，整理得：N_A=$\frac{4×（64+45.5）}{（4a×\frac{\sqrt{2}}{2}×1{0}^{-10}）^{3}p}$mol^-1，
故答案為：4；$\frac{4×（64+45.5）}{（4a×\frac{\sqrt{2}}{2}×1{0}^{-10}）^{3}p}$．

點評 本題是對物質結構的考查，涉及核外電子排布、電負性、等電子體、雜化軌道、配位鍵、晶胞計算等，（4）中晶胞計算為易錯點、難點，需要學生具有一定的空間想象與數(shù)學計算能力．