Question

【題目】材料是人類文明進(jìn)步的階梯，第ⅢA、ⅣA、ⅤA族元素是組成特殊材料的重要元素。請(qǐng)回答下列問(wèn)題：

(1)基態(tài)Ge原子的核外電子有__種不同的空間運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。

(2)P、S、Cl的第一電離能由大到小的順序?yàn)?/span>__。

(3)M與Ga位于同周期，M3+的一種配合物組成為[M(NH3)5(H2O)]Cl3。

①下列有關(guān)NH3、H2O的說(shuō)法正確的是__（填字母）。

a.分子空間構(gòu)型相同

b.中心原子雜化類型相同

c.鍵角大小相同

②1mol[M(NH3)5(H2O)]3+含__個(gè)σ鍵。

③配合物T與[M(NH3)5(H2O)]Cl3組成元素的種類和數(shù)目相同，中心離子的配位數(shù)相同。1molT溶于水，加入足量AgNO3溶液可生成2molAgCl。則T的化學(xué)式為___。

(4)如圖甲為硼酸晶體的片層結(jié)構(gòu)，其中硼的雜化方式為__。H3BO3在熱水中比冷水中溶解度顯著增大的主要原因是__。

(5)磷化硼(BP)是一種超硬耐磨涂層材料，其晶胞結(jié)構(gòu)如圖乙所示，該晶胞中B原子相連構(gòu)成幾何體的空間構(gòu)型為__（填“立方體”或“正四面體”或“正八面體”）。已知該晶體的密度為ρg·cm-3，NA是阿伏加德羅常數(shù)的值。BP晶胞中面心上6個(gè)P原子相連構(gòu)成正八面體，該正八面體的邊長(zhǎng)為__pm（列式即可）。

Answer 1

【答案】17 Cl>P>S b 23NA [M(NH3)5Cl]Cl2·H2O sp2 熱水破壞了硼酸晶體中的氫鍵，并且硼酸分子與水形成分子間氫鍵，使溶解度增大 正四面體

【解析】

(1)根據(jù)原子中單個(gè)電子的空間運(yùn)動(dòng)狀態(tài)可以用原子軌道來(lái)描述可知，Ge原子中有多少原子軌道，就有多少種電子的空間運(yùn)動(dòng)狀態(tài)；

(3)③根據(jù)題意，分清配合物中內(nèi)界離子和外界離子的區(qū)別，外界的Cl-能被沉淀，內(nèi)界的不能形成沉淀，據(jù)此判斷。

(5)利用均攤法計(jì)算晶胞中BP的原子個(gè)數(shù)，通過(guò)公式、找出晶胞ρ和M、V之間的關(guān)系，進(jìn)而計(jì)算出晶胞邊長(zhǎng)的表示式，根據(jù)邊長(zhǎng)與BP的幾何體邊長(zhǎng)關(guān)系，得出答案。

(1)基態(tài)Ge原子的核外電子排布式為：1s22s22p63s23p63d104s24p2，共有17個(gè)原子軌道，故基態(tài)Ge原子的核外電子有17種不同的空間運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，答案為：17；

(2) 磷原子3p能級(jí)為半充滿狀態(tài)，故磷的第一電離能大于元素硫、但是小于元素氯，故P、S、Cl的第一電離能由大到小的順序?yàn)?/span>Cl>P>S；答案為：Cl>P>S；

(3)①根據(jù)價(jià)層電子對(duì)互斥理論，可知，NH3和H2O成鍵對(duì)數(shù)分別為3和2，NH3的孤電子對(duì)數(shù)為，H2O的孤電子對(duì)數(shù)為，則NH3的空間構(gòu)型為三角錐形，鍵角為107°；H2O的空間構(gòu)型為V形，鍵角為105°。NH3和H2O中N原子和O原子均采取sp3雜化，N原子的sp3軌道有1個(gè)由孤電子對(duì)占據(jù)，O原子的sp3軌道有2個(gè)由孤對(duì)電子占據(jù)，據(jù)此可知，b項(xiàng)正確，答案為：b；

②NH3和H2O中的共價(jià)鍵都是σ鍵，每個(gè)分子形成一個(gè)配位鍵，配位鍵也是σ鍵，所以1個(gè)NH3形成4個(gè)σ鍵，1個(gè)H2O形成3個(gè)σ鍵。故1 mol[M(NH3)5(H2O)]3+含(5×4+3)NA=23NA個(gè)σ鍵；答案為：23NA；

③該配合物中M3+的配位數(shù)為6，依題意，1molT中有2 molCl-在外界，能電離出2 molCl-，有1molCl-形成為內(nèi)界離子，故T的化學(xué)式為[M(NH3)5Cl]Cl2·H2O；答案為：[M(NH3)5Cl]Cl2·H2O；

(4)硼原子最外層只有3個(gè)電子，由圖甲可知，B原子在硼酸分子中，與氧原子形成3對(duì)共用電子對(duì)，B原子與3個(gè)羥基相連，無(wú)孤對(duì)電子對(duì)，故硼的雜化方式為sp2雜化；H3BO3晶體中存在氫鍵，熱水會(huì)破壞硼酸晶體中的氫鍵，同時(shí)硼酸分子可與水分子形成分子間氫鍵，則硼酸的溶解度增大；故答案為：sp2雜化；熱水破壞了硼酸晶體中的氫鍵，并且硼酸分子與水形成分子間氫鍵，使溶解度增大；

(5)由圖乙可知，P原子將晶胞圍成8個(gè)正四面體，而B原子位于體對(duì)角線的位置，4個(gè)B原子填充了4個(gè)正四面體；面心上6個(gè)P原子構(gòu)成正八面體，該正八面體的邊長(zhǎng)等于面對(duì)角線的一半，設(shè)BP晶胞邊長(zhǎng)為acm，1個(gè)晶胞中含有B原子數(shù)為，含有P原子數(shù)為，則，1個(gè)晶胞中含有4個(gè)BP，根據(jù)、，所以，a=。故正八面體的邊長(zhǎng)為。答案為：正四面體；。