Question

6．周期表前四周期元素A、B、C、D、E、F原子序數(shù)依次增大，A、B、C、D是不同主族短周期元素，其中兩種為金屬元素，A基態(tài)原子有四種不同運動狀態(tài)的電子，A與D、B與C這兩對原子的最外層電子數(shù)之和均為9．E在ds區(qū)，基態(tài)原子有未成對的電子，F(xiàn)基態(tài)原子的P軌道為半充滿狀態(tài)．
（1）C的基態(tài)原子的電子排布式為1s²2s²2p⁶3s²3p⁴；D的最高價含氧酸酸性比其低兩價的含氧酸酸性強的原因是高氯酸中非羥基氧原子為3個，氯酸中為2個或高氯酸中Cl元素為+7價，吸引羥基氧原子的能力很強，而氯酸中Cl元素為+5價對羥基氧原子吸引能力較弱．
（2）A、B都能與D形成中心原子雜化的簡單的兩元共價化合物，它們的雜化方式分別為sp、sp²，其中B與D還可以形成二聚體分子，其中心原子的雜化方式為sp³，其二聚體分子的結(jié)構(gòu)式為（標出配位鍵）．
（3）F與D能形成FD_x化合物，當x=5時，該分子屬于非極性分子（填“極性”或“非極性”），當x=3時分子的空間構(gòu)型為三角錐形．
（4）C₂D₂是一種琥珀色液體，它遇水易反應，產(chǎn)生使品紅褪色的氣體，且溶液出現(xiàn)渾濁，C₂D₂電子式為，它水解的化學方程式為2S₂Cl₂+2H₂O═SO₂↑+3S↓+4HCl．
（5）B與E可形成的兩種有序的金屬互化物，其晶胞如圖．則圖中甲、乙對應物質(zhì)的化學式分別為CuAl₂、Cu₃Al．設圖甲晶胞的邊長為acm，對應金屬互化物的密度為ρg/cm³，則阿伏伽德羅常數(shù)N_A的值為$\frac{4×（64+54）}{{a}^{3}ρ}$（只要求列出算式）．

Answer 1

分析 周期表前四周期元素A、B、C、D、E、F原子序數(shù)依次增大，A、B、C、D是不同主族短周期元素，其中兩種為金屬元素，A基態(tài)原子有四種不同運動狀態(tài)的電子，A為C，A與D、B與C這兩對原子的最外層電子數(shù)之和均為9，B為Al，C為S，D為Cl；E在ds區(qū)，基態(tài)原子有未成對的電子，E為Cu，F(xiàn)基態(tài)原子的P軌道為半充滿狀態(tài)，F(xiàn)為As，
（1）C為S元素，原子核外電子數(shù)為16，根據(jù)能量最低原理書寫核外電子排布為1s²2s²2p⁶3s²3p⁴；D為Cl，同元素的含氧酸，非羥基氧數(shù)目越多，酸性越強；
（2）A、B都能與D形成中心原子雜化的簡單的兩元共價化合物為BeCl₂和AlCl₃，BeCl₂中Be原子成2個Be-Cl，Be原子的雜化軌道數(shù)為2，故Be原子采取
sp雜化方式，AlCl₃中Al原子成3個Al-Cl，Al原子的雜化軌道數(shù)為3，故Al原子采取sp²雜化方式；B與D還可以形成二聚體分子Al₂Cl₆，其二聚體分子的結(jié)構(gòu)式為，根據(jù)結(jié)構(gòu)式知道其中心原子的雜化方式為sp³；
（3）F與D能形成FD_x化合物，當x=5時，該分子為PCl₅，中心原子P原子成5個σ鍵，P原子價層電子對是為5+$\frac{1}{2}$（5-5×1）=5，含有0對孤對電子對，空間構(gòu)型為三角雙錐，正負電荷中心重合，故為非極性分析；PCl₃中心原子P原子成3個σ鍵，P原子價層電子對是為3+1=4，含有1對孤對電子對，空間構(gòu)型為三角錐形；
（4）S₂Cl₂電子式為，它水解的化學方程式為2S₂Cl₂+2H₂O═SO₂↑+3S↓+4HCl；
（5）根據(jù)均攤法計算分子式，根據(jù)m=ρ×v計算阿伏伽德羅常數(shù)．

解答 解：周期表前四周期元素A、B、C、D、E、F原子序數(shù)依次增大，A、B、C、D是不同主族短周期元素，其中兩種為金屬元素，A基態(tài)原子有四種不同運動狀態(tài)的電子，A為C，A與D、B與C這兩對原子的最外層電子數(shù)之和均為9，B為Al，C為S，D為Cl；E在ds區(qū)，基態(tài)原子有未成對的電子，E為Cu，F(xiàn)基態(tài)原子的P軌道為半充滿狀態(tài)，F(xiàn)為As，
（1）C為S元素，原子核外電子數(shù)為16，根據(jù)能量最低原理書寫核外電子排布為1s²2s²2p⁶3s²3p⁴；D為Cl，高氯酸中非羥基氧原子為3個，而氯酸中為2個（或高氯酸中Cl元素為+7價，吸引羥基氧原子的能力很強，而氯酸中Cl元素為+5價對羥基氧原子吸引能力較弱），故高氯酸的酸性更強，
故答案為：1s²2s²2p⁶3s²3p⁴；高氯酸中非羥基氧原子為3個，而氯酸中為2個（或高氯酸中Cl元素為+7價，吸引羥基氧原子的能力很強，而氯酸中Cl元素為+5價對羥基氧原子吸引能力較弱）；
（2）A、B都能與D形成中心原子雜化的簡單的兩元共價化合物為BeCl₂和AlCl₃，BeCl₂中Be原子成2個Be-Cl，Be原子的雜化軌道數(shù)為2，故Be原子采取
sp雜化方式，AlCl₃中Al原子成3個Al-Cl，Al原子的雜化軌道數(shù)為3，故Al原子采取sp²雜化方式；B與D還可以形成二聚體分子Al₂Cl₆，其二聚體分子的結(jié)構(gòu)式為，根據(jù)結(jié)構(gòu)式知道其中心原子的雜化方式為sp³，故答案為：sp；sp²；sp³；
（3）F與D能形成FD_x化合物，當x=5時，該分子為PCl₅，中心原子P原子成5個σ鍵，P原子價層電子對是為5+$\frac{1}{2}$（5-5×1）=5，含有0對孤對電子對，空間構(gòu)型為三角雙錐，正負電荷中心重合，故為非極性分析；PCl₃中心原子P原子成3個σ鍵，P原子價層電子對是為3+1=4，含有1對孤對電子對，空間構(gòu)型為三角錐形，故答案為：非極性；三角錐形；
（4）S₂Cl₂是一種琥珀色液體，它遇水易反應，產(chǎn)生使品紅褪色的氣體，且溶液出現(xiàn)渾濁，S₂Cl₂電子式為，它水解的化學方程式為2S₂Cl₂+2H₂O═SO₂↑+3S↓+4HCl，故答案為：；2S₂Cl₂+2H₂O═SO₂↑+3S↓+4HCl；
（5）根據(jù)均攤法計算，甲中，Al：8×1=8，Cu：8×$\frac{1}{8}$+6×$\frac{1}{2}$=1+3=4，故分子式為CuAl₂，；乙中：Al：8×$\frac{1}{8}$=1，Cu：6×$\frac{1}{2}$=3，故分子式為Cu₃Al；甲晶胞中含有Cu數(shù)目4，Al為8，晶胞質(zhì)量為4×$\frac{Mg/mol}{{N}_{A}mo{l}^{-1}}$，該晶胞的邊長為acm，則晶胞體積為（acm）³，晶胞密度為ρg/cm³，故4×$\frac{Mg/mol}{{N}_{A}mo{l}^{-1}}$=（acm）³ρg/cm³，M=（64+27×2）g/mol，故N_A=$\frac{4×（64+54）}{{a}^{3}ρ}$，故答案為：CuAl₂；Cu₃Al；$\frac{4×（64+54）}{{a}^{3}ρ}$．

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、價層電子對互斥理論、雜化方式、分子結(jié)構(gòu)與性質(zhì)、晶胞計算等，需要學生具備一個的空間想象與數(shù)學計算能力，題目難度較大．