Question

15．（1）第四周期的某主族元素，其第一至五電離能數(shù)據(jù)如圖1所示，則該元素對應(yīng)原子的M層電子排布式為3s²3p⁶．
（2）如圖2所示，每條折線表示周期表ⅣA-ⅦA中的某一族元素氫化物的沸點變化．每個小黑點代表一種氫化物，其中a點代表的是SiH₄．
（3）化合物（CH₃）₃N與鹽酸反應(yīng)生成【（CH₃）₃ NH】⁺，該過程新生成的化學(xué)鍵為b．（填序號）
a．離子鍵 b．配位鍵 c．氫鍵 d．非極性共價鍵
若化合物（CH₃）₃N能溶于水，試解析其原因化合物（CH₃）₃N為極性分子且可與水分子間形成氫鍵
（4）CO₂在高溫高壓下所形成的晶體其晶胞如圖3所示．該晶體的熔點比SiO₂晶體高（選填“高”或“低”），該晶體中碳原子軌道的雜化類型為sp³．
（5）如圖4為20個碳原子組成的空心籠狀分子C₂₀，該籠狀結(jié)構(gòu)是由許多正五邊形構(gòu)成如圖．C₂₀分子中每個碳原子只跟相鄰的3個碳原子形成化學(xué)鍵；
則：C₂₀分子共有12個正五邊形，共有30條棱邊．
（6）Cu²⁺等過渡元素水合離子是否有顏色與原子結(jié)構(gòu)有關(guān)，且存在一定的規(guī)律．試推斷Ni²⁺的水合離子為有（填“有”或“無”）色離子，依據(jù)是Ni²⁺的3d軌道上有未成對電子．

離子	Sc3+	Ti3+	Fe2+	Cu2+	Zn2+
顏色	無色	紫紅色	淺綠色	藍(lán)色	無色

（7）晶體具有規(guī)則的幾何外形，晶體中最基本的重復(fù)單元稱為晶胞．已知Fe_xO晶體晶胞結(jié)構(gòu)為NaCl型，由于晶體缺陷，x值小于1．測知Fe_xO晶體密度為p=5.71g•cm^-3，晶胞邊長為4.28×10^-10m，F(xiàn)e_xO中x值（精確至0.01）為0.92．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)該元素的第一至五電離能數(shù)據(jù)可知，該元素第一二電離能較小，說明容易失去2個電子，即最外層有兩個電子，則為第IIA族元素Ca，據(jù)此分析；
（2）根據(jù)相對分子質(zhì)量與物質(zhì)熔沸點的關(guān)系以及氫鍵的存在對物質(zhì)性質(zhì)的影響判斷；
（3）化合物（CH₃）₃N與鹽酸反應(yīng)生成[（CH₃）₃ NH]⁺，該過程新生成的化學(xué)鍵為氮與質(zhì)子氫離子形成配位鍵；極性分子（CH₃）₃N和水之間形成氫鍵，所以溶解性增強；
（4）根據(jù)構(gòu)成晶體的微粒及微粒間的作用力判斷，根據(jù)C原子形成的價層電子對數(shù)判斷；
（5）根據(jù)圖片知，每個頂點上有1個碳原子，所以頂點個數(shù)等于碳原子個數(shù)為20，每個頂點含有棱邊數(shù)=$\frac{1}{2}$×3=1.5，每個面含有頂點個數(shù)=$\frac{1}{3}×5$=$\frac{5}{3}$，利用均攤法或根據(jù)歐拉定理計算；
（6）Cu原子的核外電子排布式為1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d¹⁰4s¹，故Cu²⁺的外圍電子排布式為3d⁹，Zn²⁺離子的原子核外排布式為1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d¹⁰，d軌道上有10個電子，故Zn²⁺ 無色，Sc³⁺離子的原子核外排布式為1s²2s²2p⁶3s²3p⁶，其d軌道上有0電子，處于全空，故沒有顏色，Ni²⁺離子的原子核外排布式為1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁸，3d軌道上有未成對電子，所以有色離子；
（7）Fe_xO晶體的晶胞結(jié)構(gòu)為NaCl型，所以每個晶胞中含有4個O原子，有4個“Fe_xO”，再根據(jù)m=ρV計算．

解答 解：（1）由該元素的第一至五電離能數(shù)據(jù)可知，該元素第一二電離能較小，說明容易失去2個電子，即最外層有兩個電子，已知該元素為第四周期的某主族元素，
則為第四周期，第IIA族元素Ca，其電子排布為2、8、8、2，所以M層有8個電子，則M層電子排布式為：3s²3p⁶；
故答案為：3s²3p⁶；
（2）在ⅣA～ⅦA中的氫化物里，NH₃、H₂O、HF因存在氫鍵，故沸點高于同主族相鄰元素氫化物的沸點，只有ⅣA族元素氫化物不存在反�，F(xiàn)象，組成與結(jié)構(gòu)相似，相對分子量越大，分子間作用力越大，沸點越高，故a點代表的應(yīng)是第IVA族的第二種元素Si的氫化物，即SiH₄，
故答案為：SiH₄；
（3）化合物（CH₃）₃N與鹽酸反應(yīng)生成[（CH₃）₃ NH]⁺，該過程新生成的化學(xué)鍵為氮與質(zhì)子氫離子形成配位鍵，所以選b，極性分子（CH₃）₃N和水之間形成氫鍵，所以溶解性增強，
故答案為：b；化合物（CH₃）₃N為極性分子且可與水分子間形成氫鍵；
（4）CO₂在高溫高壓下所形成的晶體其晶胞如圖所示．該晶體中原子之間通過共價鍵結(jié)合，屬于原子晶體，而碳氧鍵的鍵長短，所以該晶體的熔點比SiO₂晶體高；該晶體中C原子形成4個C-O單鍵，則C原子含有4價層電子對，所以C原子軌道的雜化類型為sp³，
故答案為：高；sp³；
（5）根據(jù)圖片知，每個頂點上有1個碳原子，所以頂點個數(shù)等于碳原子個數(shù)為20，每個頂點含有棱邊數(shù)=$\frac{1}{2}$×3=1.5，每個面含有頂點個數(shù)=$\frac{1}{3}×5$=$\frac{5}{3}$，則面數(shù)=$\frac{\frac{20}{5}}{3}$=12，
或根據(jù)歐拉定理得面數(shù)=2+棱邊數(shù)-頂點數(shù)=2+30-20=12，
故答案為：12；30；
（6）Cu原子的核外電子排布式為1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d¹⁰4s¹，故Cu²⁺的外圍電子排布式為3d⁹，Zn²⁺離子的原子核外排布式為1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d¹⁰，d軌道上有10個電子，故Zn²⁺ 無色，Sc³⁺離子的原子核外排布式為1s²2s²2p⁶3s²3p⁶，其d軌道上有0電子，處于全空，故沒有顏色，Ni²⁺離子的原子核外排布式為1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁸，3d軌道上有未成對電子，所以有色離子，故答案為：有；Ni²⁺的3d軌道上有未成對電子；
（7）Fe_xO晶體的晶胞結(jié)構(gòu)為NaCl型，所以每個晶胞中含有4個O原子，有4個“Fe_xO”，再根據(jù)m=ρV可知：4×$\frac{56x+16}{{N}_{A}}$g=5.71g•cm^-3×（4.28×10^-8 cm）³，解得：x=0.92，故答案為：0.92．

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、空間構(gòu)型與雜化方式判斷、晶胞結(jié)構(gòu)與計算，（7）中計算為易錯點、難點，注意識記中學(xué)常見晶胞結(jié)構(gòu)，難度中等．