Question

9．元素周期表反映了元素性質的周期性變化規(guī)律．請根據短周期元素在周期表中的位置、結構和相關性質，回答下列問題：
（1）第VIA族元素形成的氣態(tài)氫化物中沸點最高的是H₂O（用分子式表示），原因是H₂O分子間可以形成氫鍵，該分子的空間構型為V形．
（2）第二周期元素中，除Be、B、Ne三種元素外，其他元素的氫化物沸點如表1所示，其中E的化學式為CH₄；第三周期元素單質的熔點（℃）變化如圖a所示，其中h的元素符號為Si．                （表1）

氫化物	A	B	HF	D	E
沸點/℃	1317	100	19.5	-33.35	-164

（3）第二、第三周期的某些元素能形成單質甲和化合物乙，它們具有圖b所示的結構單元，甲和乙的晶體類型相同，甲的某種同素異形體與乙在高溫時能發(fā)生置換反應生成h的單質和CO．若該反應生成的h的單質含有1mol共價鍵，則參加反應的乙的質量為30g．
（4）碳元素的某種單質具有平面層狀結構，該單質的名稱為石墨；同一層中的原子構成許多的正六邊形，單質與熔融的鉀相互作用，形成某種青銅色的物質（其中的元素鉀用“●”表示），原子分布如圖c所示，該物質的化學式為KC₈．

Answer 1

分析 （1）H₂O分子間可以形成氫鍵，第VIA族元素形成的氣態(tài)氫化物中水的沸點最高；
（2）LiH屬于離子晶體，其它氫化物屬于分子晶體，LiH的沸點最高，而氨氣、水、HF分子均存在氫鍵，沸點均高于甲烷的；
第三周期中Si單質為原子晶體，其熔點最高；
（3）第二、第三周期的某些元素中能形成正四面體結構單元的單質甲和化合物乙，甲和乙的晶體類型相同，且二者在高溫下發(fā)生反應，則甲為碳單質（金剛石）、乙為二氧化硅，h為Si，反應生成的Si的單質含有1mol共價鍵，每個Si原子形成4個Si-Si，每個Si-Si鍵為1個Si原子提供$\frac{1}{2}$，則生成Si為0.5mol，結合Si原子守恒計算二氧化硅的質量；
（4）碳元素的某種單質具有平面層狀結構，該單質為石墨；
K原子鑲嵌在正六邊形的中心，該正六邊形周圍有6個未鑲嵌K原子正六邊形結構，即鑲嵌K原子的正六邊形周圍連接6個C原子，該碳原子為3個正六邊形共有，根據均攤法計算．

解答 解：（1）H₂O分子間可以形成氫鍵，第VIA族元素形成的氣態(tài)氫化物中水的沸點最高，水分子中O原子形成2個O-H鍵，含有2對孤對電子，空間結構為V形，
故答案為：H₂O；H₂O分子間可以形成氫鍵；V形；
（2）離子晶體的氫化物其沸點最大，所以A是離子晶體，第二周期中屬于分子晶體的氫化物有甲烷、氨氣、水和氟化氫，氨氣、水和氟化氫中含有氫鍵，且水是液態(tài)，所以這四種氫化物中水的沸點最大，甲烷的沸點最低，故E為CH₄，
第三周期中Si單質為原子晶體，其熔點最高，故h的元素符號為Si，
故答案為：CH₄；Si；
（3）第二、第三周期的某些元素中能形成正四面體結構單元的單質甲和化合物乙，甲和乙的晶體類型相同，且二者在高溫下發(fā)生反應，則甲為碳單質（金剛石）、乙為二氧化硅，h為Si，反應生成的Si的單質含有1mol共價鍵，每個Si原子形成4個Si-Si，每個Si-Si鍵為1個Si原子提供$\frac{1}{2}$，則生成Si為0.5mol，結合Si原子守恒，參加反應二氧化硅的質量為0.5mol×60g/mol=30g，
故答案為：30；
（5）碳元素的某種單質具有平面層狀結構，該單質為石墨；
K原子鑲嵌在正六邊形的中心，該正六邊形周圍有6個未鑲嵌K原子正六邊形結構，即鑲嵌K原子的正六邊形周圍連接6個C原子，該碳原子為3個正六邊形共有，故結構中K原子與C原子數目之比為1：（6+6×$\frac{1}{3}$）=8，故化學式為KC₈，
故答案為：石墨；KC₈．

點評 本題是對物質結構與性質的考查，涉及晶體類型與熔沸點關系、元素化合物推斷、晶胞計算等，（5）中的關鍵是尋找重復結構單元，可以用黑色球構成的正三角形解答更簡單，難度中等．