Question

16．如圖1為長式周期表的一部分，其中的編號代表對應(yīng)的元素．

（1）比較①和②具有相同核外電子排布的簡單離子半徑大小關(guān)系為H^-＞Li⁺（填化學(xué)式）；③、④、⑤三種元素的第一電離能由大到小的順序為N＞O＞C（填元素符號），寫出原子序數(shù)和元素⑧相差2且與元素⑧同族的元素基態(tài)原子的外圍電子排布式3d⁸4s²．
（2）在元素③與①形成的原子個數(shù)比為1：1的四原子分子中，③原子的雜化方式為sp．其分子中δ鍵和π鍵數(shù)目之比為3：2．
（3）元素④的某種氫化物甲分子中含有18個電子，甲為二元弱堿，在水中的電離方程式與氨相似．寫出甲在水中的第一步電離的電離方程式N₂H₄+H₂O?N₂H₅⁺+OH^-．甲在微電子工業(yè)中，可作刻蝕劑H₂O₂的清除劑，二者發(fā)生反應(yīng)的產(chǎn)物不污染環(huán)境，其化學(xué)方程式為N₂H₄+2H₂O₂=N₂+4H₂O．
（4）元素⑥和⑤形成分子乙的結(jié)構(gòu)與元素①和⑤形成的最簡單分子丙相似，乙的VSEPR模型為四面體，解釋丙的沸點高于乙的原因OF₂和H₂O均由分子構(gòu)成，H₂O分子間可形成氫鍵，使分子間作用強于OF₂分子間的范德華力．
（5）可用赤血鹽K₃[Fe（CN）₆]檢驗元素⑧的+2價陽離子，寫出該反應(yīng)的離子方程式3Fe²⁺+2[Fe（CN）₆]^3-=Fe₃[Fe（CN）₆]₂↓，元素⑩的陰離子與元素⑧的+2價離子形成化合物丁，將3molCl₂通入含4mol丁的溶液，用一個離子方程式表示該反應(yīng)過程為3Cl₂+4Fe²⁺+2Br^-=4Fe³⁺+Br₂+6Cl^-．
（6）晶胞有兩個基本要素：
①原子坐標(biāo)參數(shù)，表示晶胞內(nèi)部各原子的相對位置，如圖2為⑦和⑨組成的離子化合物戊的晶胞，其中三個離子（白色球）坐標(biāo)參數(shù)A為（0，0，0）；B為（$\frac{1}{2}$，0，$\frac{1}{2}$）；C為（$\frac{1}{2}$，$\frac{1}{2}$，0）．則D離子（黑色球）的坐標(biāo)參數(shù)為（$\frac{1}{4}$，$\frac{1}{4}$，$\frac{3}{4}$）．
②晶胞參數(shù)，描述晶胞的大小和形狀，已知戊的晶胞參數(shù)apm，則晶胞中B和D離子的距離為$\frac{\sqrt{3}a}{4}$pm．

Answer 1

分析 由元素在周期表中位置，可知①為H、②為Li、③為C、④為N、⑤為O、⑥為F、⑦為S、⑧為Fe、⑨為Zn、⑩為Br．
（1）電子層結(jié)構(gòu)相同的離子，核電荷數(shù)越大離子半徑越��；
同周期隨原子序數(shù)增大，元素第一電離能呈增大趨勢，氮元素原子2p軌道為半滿穩(wěn)定狀態(tài)，能量較低，第一電離能高于同周期相鄰元素的；
原子序數(shù)和元素⑧相差2且與元素⑧同族的元素為Ni；
（2）元素③與①形成的原子個數(shù)比為1：1的四原子分子為H-C≡C-H；
（3）元素④的某種氫化物甲分子中含有18個電子，則甲為N₂H₄，甲為二元弱堿，在水中的電離方程式與氨相似，甲在水中的第一步電離生成N₂H₅⁺、OH^-；
甲在微電子工業(yè)中，可作刻蝕劑H₂O₂的清除劑，二者發(fā)生反應(yīng)的產(chǎn)物不污染環(huán)境，即反應(yīng)生成氮氣與水；
（4）元素①和⑤形成的最簡單分子丙為H₂O，元素⑥和⑤形成分子乙的結(jié)構(gòu)與H₂O的結(jié)構(gòu)相似，則乙為O₂F，水分子之間形成氫鍵，沸點較高；
（5）K₃[Fe（CN）₆]檢驗元素⑧的+2價陽離子，反應(yīng)生成Fe₃[Fe（CN）₆]₂藍(lán)色沉淀，
元素⑩的陰離子與元素⑧的+2價離子形成化合物丁為FeBr₂，氯氣先氧化亞鐵離子，后氧化溴離子，根據(jù)電子轉(zhuǎn)移守恒計算參加反應(yīng)亞鐵離子、溴離子物質(zhì)的量，再配平書寫離子方程式；
（6）D與周圍4個原子形成正四面體結(jié)構(gòu)，D與晶胞頂點的連線處于晶胞體對角線上，且D與晶胞頂點距離為晶胞體對角線長度的$\frac{1}{4}$．

解答 解：由元素在周期表中位置，可知①為H、②為Li、③為C、④為N、⑤為O、⑥為F、⑦為S、⑧為Fe、⑨為Zn、⑩為Br．
（1）電子層結(jié)構(gòu)相同的離子，核電荷數(shù)越大離子半徑越小，故離子半徑：H^-＞Li⁺，
同周期隨原子序數(shù)增大，元素第一電離能呈增大趨勢，氮元素原子2p軌道為半滿穩(wěn)定狀態(tài)，能量較低，第一電離能高于同周期相鄰元素的，故第一電離能：N＞O＞C；
原子序數(shù)和元素⑧相差2且與元素⑧同族的元素為Ni，其外圍電子排布式為：3d⁸4s²，
故答案為：H^-＞Li⁺；N＞O＞C； 3d⁸4s²；
（2）元素③與①形成的原子個數(shù)比為1：1的四原子分子為H-C≡C-H，碳原子的雜化方式為sp，其分子中δ鍵和π鍵數(shù)目之比為3：2，
故答案為：sp；3：2；
（3）元素④的某種氫化物甲分子中含有18個電子，則甲為N₂H₄，甲為二元弱堿，在水中的電離方程式與氨相似，甲在水中的第一步電離生成N₂H₅⁺、OH^-，第一步電離方程式為：N₂H₄+H₂O?N₂H₅⁺+OH^-，
甲在微電子工業(yè)中，可作刻蝕劑H₂O₂的清除劑，二者發(fā)生反應(yīng)的產(chǎn)物不污染環(huán)境，即反應(yīng)生成氮氣與水，化學(xué)反應(yīng)方程式為：N₂H₄+2H₂O₂=N₂+4H₂O，
故答案為：N₂H₄+H₂O?N₂H₅⁺+OH^-；N₂H₄+2H₂O₂=N₂+4H₂O；
（4）元素①和⑤形成的最簡單分子丙為H₂O，元素⑥和⑤形成分子乙的結(jié)構(gòu)與H₂O的結(jié)構(gòu)相似，則乙為O₂F，是分子中O原子價層電子對數(shù)=2+$\frac{6-1×2}{2}$=4，VSEPR模型為四面體，故O₂F的VSEPR模型為四面體，
OF₂和H₂O均由分子構(gòu)成，H₂O分子間可形成氫鍵，使分子間作用強于OF₂分子間的范德華力，水的沸點較高，
故答案為：四面體；OF₂和H₂O均由分子構(gòu)成，H₂O分子間可形成氫鍵，使分子間作用強于OF₂分子間的范德華力；
（5）K₃[Fe（CN）₆]檢驗元素⑧的+2價陽離子，反應(yīng)生成Fe₃[Fe（CN）₆]₂藍(lán)色沉淀，反應(yīng)離子方程式為：3Fe²⁺+2[Fe（CN）₆]^3-=Fe₃[Fe（CN）₆]₂↓，
元素⑩的陰離子與元素⑧的+2價離子形成化合物丁為FeBr₂，氯氣先氧化亞鐵離子，后氧化溴離子，
4molFe²⁺反應(yīng)消耗Cl₂為$\frac{4mol×1}{2}$=2mol，剩余1molCl₂，可以氧化Br^-為2mol，用一個離子方程式表示該反應(yīng)過程為：3Cl₂+4Fe²⁺+2Br^-=4Fe³⁺+Br₂+6Cl^-，
故答案為：3Fe²⁺+2[Fe（CN）₆]^3-=Fe₃[Fe（CN）₆]₂↓；3Cl₂+4Fe²⁺+2Br^-=4Fe³⁺+Br₂+6Cl^-；
（6）①D與周圍4個原子形成正四面體結(jié)構(gòu)，D與晶胞頂點的連線處于晶胞體對角線上，且D與晶胞頂點距離為晶胞體對角線長度的$\frac{1}{4}$，故D原子的x=$\frac{1}{4}$、y=$\frac{1}{4}$、z=$\frac{3}{4}$，則D原子的坐標(biāo)參數(shù)為（$\frac{1}{4}$，$\frac{1}{4}$，$\frac{3}{4}$），
故答案為：（$\frac{1}{4}$，$\frac{1}{4}$，$\frac{3}{4}$）；$\frac{1}{4}$×
②戊的晶胞參數(shù)為apm，則晶胞體對角線長度為$\sqrt{3}$a pm，故晶胞中B和D離子的距離為$\frac{1}{4}$×$\sqrt{3}$a pm=$\frac{\sqrt{3}a}{4}$ pm，
故答案為：$\frac{\sqrt{3}a}{4}$．

點評 本題是對物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)的考查，涉及元素周期表、微粒半徑比較、雜化方式判斷、配合物、氧化還原反應(yīng)、晶胞計算等，（6）中晶胞計算為易錯點、難點，需要學(xué)生具備一定的空間想象與數(shù)學(xué)計算能力，難度較大．