Question

【題目】科學的進步離不開技術的突破。原子光譜核磁共振、X射線行射、量子計算等技術的發展與應用都推進了結構的研究。如過渡元素原子結構、超分子結構、晶體結構、配合物結構研究等。

(1)過渡元素Cr原子的基態電子排布式為______，Cr的核外電子由激發態躍遷至基態時產生的光譜是______ (填“吸收”或“發射”)光譜。

(2)胍鎓離子[C(NH2)3+]可以與甲基磺酸根(CH3SO3-)形成超分子晶體，其局部結構如圖所示。

①組成該晶體的元素中電負性最大的是______，其中S的雜化類型有_______。

②元素C、N、S的簡單氫化物在水中的溶解度從小到大的順序為______，原因是______。

(3)①將氨氣通入CuSO4溶液中，產生藍色沉淀，繼續通過量氨氣，沉淀溶解，得到藍色透明溶液。該過程中微粒的變化是[Cu(H2O)4]2+→Cu(OH)2→[Cu(NH3)4]2+。[Cu(H2O)4]2+和[Cu(NH3)4]2+中共同含有的化學鍵類型有_________。

②已知:AlF63+在溶液中可穩定存在，CaF2難溶于水，但可溶于含Al3+的溶液中，原因是_____(用離子方程式表示)。

(4)近年研究人員通過量子化學計算預測并合成了化合物Na2He，經X射線行射分析其晶胞結構如圖所示。

①晶胞中Na堆積形成___________(填形狀)空間結構，He占據一半空隙，另一半由e-占據。已知Na2He晶體不能導電，理由是__________。

②已知晶胞邊長為anm，晶胞中Na的半徑為bnm，則He的半徑為_____nm(列出計算式即可)。

Answer 1

【答案】 [Ar]3d54s1(或1s22s22p63s23p63d54s1) 發射 O sp3 CH4 <H2S< NH3 CH4為非極性分子，NH3、H2S均為極性分子，且NH3能與水形成氫鍵 極性鍵、配位鍵 3CaF2+Al3+=3Ca2++AlF63- 立方體 沒有自由移動的離子和電子

【解析】（1）過渡元素Cr原子的基態電子排布式為：[Ar]3d54s1(或1s22s22p63s23p63d54s1)，Cr的核外電子由激發態躍遷至基態時產生的光譜是發射光譜，故答案為：[Ar]3d54s1(或1s22s22p63s23p63d54s1)；發射；

（2）①電負性最大的元素為O元素，S形成了4個σ鍵，根據價層電子對互斥模型判斷S為sp3雜化。

②水為極性溶劑，CH4為非極性分子，NH3、H2S均為極性分子，且NH3能與水形成氫鍵，再結合相似相溶原理可以判斷C、N、S的簡單氫化物在水中的溶解度從小到大為：CH4 <H2S< NH3，故答案為：CH4 <H2S< NH3；CH4為非極性分子，NH3、H2S均為極性分子，且NH3能與水形成氫鍵。

（3）① 水分子或氨氣分子中都存在極性鍵,Cu原子和水分子或氨氣分子之間存在配位鍵,所以[Cu(H2O)6]2+和[Cu(NH3)4]2+中都含有配位鍵，極性鍵，故答案為：配位鍵和極性鍵；

②CaF2難溶于水，但可溶于含Al3+的溶液中，因為在溶液中F-與Al3+能形成很難電離的配離子AlF63，使CaF2的溶解平衡正移，其反應的離子方程式為：3CaF2+Al3+=3Ca2++AlF63-。

（4）①經分析，圖中黑點是Na，8個Na形成的立體結構是立方體，Na2He中沒有自由移動的離子和電子，所以不能導電，故答案為：立方體；沒有自由移動的離子和電子。

②由晶胞的結構可以分析可知，Na與He之間的距離為晶胞體對角線的1/4，體對角線長，Na與He直接接觸，則He的半徑為。