Question

【题目】许多元素及它们的化合物在科学研究和工业生产中具有许多用途。请回答下列有关问题：

（1）现代化学中，常利用_________上的特征谱线来鉴定元素。

（2）某同学画出基态碳原子的核外电子排布图：，该电子排布图违背了__；CH3+、—CH3、CH3—都是重要的有机反应中间体。CH3+、CH3—的空间构型分别为___、____。

（3）基态溴原子的价层电子轨道排布图为_______，第四周期中，与溴原子未成对电子数相同的金属元素有_______种。

（4）磷化硼是一种耐磨涂料，它可用作金属的表面保护层。

① 磷化硼晶体晶胞如图甲所示:其中实心球为磷原子，在一个晶胞中磷原子空间堆积方式为_____，已知晶胞边长apm，阿伏加德罗常数为NA。则磷化硼晶体的密度为___________g/cm3。

② 磷化硼晶胞沿着体对角线方向的投影（图乙中表示P原子的投影），用画出B原子的投影位置_____。

（5）Fe3O4晶体中，O2-围成正四面体空隙（1、3、6、7号氧围成）和正八面体空隙（3、6、7、8、9、12号氧围成），Fe3O4中有一半的Fe3+填充在正四面体空隙中，Fe2+和另一半Fe3+填充在正八面体空隙中，晶体中正四面体空隙数与正八面休空隙数之比为__________，有__________%的正八面体空隙没有填充阳离子。

（6）一定温度下，NiO晶体可以自发地分散并形成“单分子层”，可以认为O2-作密置单层排列，Ni2+填充其中（如图），己知O2-的半径为a pm，每平方米面积上分散的该晶体的质量为_____g（用a、NA表示）

Answer 1

【答案】原子光谱 洪特规则 平面三角形 三角锥形 4种 面心立方最密堆积 或 2:1 50（ （或）

【解析】

(1)光谱分析为利用原子光谱上的特征谱线来鉴定元素；(2) 当电子排布在同一能级的不同轨道时，基态原子中的电子总是优先单独占据一个轨道，而且自旋状态相同；CH3-中心碳原子是sp3杂化，而CH3+中的碳原子形成3个σ键，没有孤对电子，杂化轨道数目为3，中心碳原子是sp2杂化；(3)溴原子核外电子数为35，根据核外电子排布规律书写基态溴原子的电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s24p5；根据溴原子的电子排布式确定未成对电子数，再根据第四周期中的金属元素分析解答；(4)①实心球为磷原子，根据晶胞结构分析，P做面心立方最密堆积，根据晶体密度ρ＝计算；②根据晶胞结构分析，立方磷化硼晶胞沿着体对角线方向可以观察到六边形，中心B与P重合，六边形中形成两个倒立关系的正三角形，分别由3个B或者3个P形成；(5)根据晶体结构分析；(6)根据图知，每个Ni原子被3个O原子包围、每个O原子被3个Ni原子包围，如图所示，相邻的3个圆中心连线为正三角形，三角形的边长为2apm，每个三角形含有一个Ni原子，三角形的面积=[×2a×2a×sin60°×10-24]m2=×10-24m2，如图实际上每个Ni原子被两个小三角形包含小平行四边形面积为2×10-24m2，O原子个数=×6=1，每平方米面积上分散的该晶体的质量=g。

(1)光谱分析为利用原子光谱上的特征谱线来鉴定元素，所以在现代化学中，常利用原子光谱上的特征谱线来鉴定元素；(2)2p轨道上的2个电子没有分占不同轨道，且自旋方向相同，故该电子排布图违背了宏特规则；CH3+中心碳原子是sp2杂化，为平面三角形结构，而CH3-中心碳原子是sp3杂化，为三角锥形；(3)溴的原子的质子数为35，其价电子排布式为4s24p5，则基态溴原子的价层电子轨道排布图为，未成对电子数为1对，则第四周期中，与溴原子未成对电子数相同的金属元素有K、Sc、Cu和Ga共4种；(4)①实心球为磷原子，根据晶胞结构分析，P做面心立方最密堆积；1个晶胞中，含有P原子数目为8×+6×=4个，含有B原子数目为4个，不妨取1mol这样的晶胞，即有NA个这样的晶胞，1mol晶胞的质量为m=42×4g，所以晶体密度为ρ＝=g/cm3；②根据晶胞结构分析，立方磷化硼晶胞沿着体对角线方向可以观察到六边形，中心B与P重合，六边形中形成两个倒立关系的正三角形，分别由3个B或者3个P形成，所以画图为：或；(5)结构中如1、3、6、7的O2-围成的正四面体空隙有8个，3、6、7、8、9、12的O2-围成的正八面体空隙有4个，则晶体中正四面体空隙数与正八面休空隙数之比为8:4=2:1；Fe3O4中有一半的Fe3+填充到正四面体空隙中，另一半Fe3+和Fe2+填充在正八面体空隙中，则有50%的正八面体空隙没有填充阳离子；(6)根据图知，每个Ni原子被3个O原子包围、每个O原子被3个Ni原子包围，如图所示，相邻的3个圆中心连线为正三角形，三角形的边长为2apm，每个三角形含有一个Ni原子，三角形的面积=[×2a×2a×sin60°×10-24]m2=×10-24m2，如图实际上每个Ni原子被两个小三角形包含小平行四边形面积为2×10-24m2，O原子个数=×6=1，每平方米面积上分散的该晶体的质量=g=g=g。