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(yùn)動(dòng)狀態(tài)的電子，A與D、B與C這兩對(duì)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(duì)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(jià)含氧酸酸性比其低兩價(jià)的含氧酸酸性強(qiáng)的原因是高氯酸中非羥基氧原子為3個(gè)，氯酸中為2個(gè)或高氯酸中Cl元素為+7價(jià)，吸引羥基氧原子的能力很強(qiáng)，而氯酸中Cl元素為+5價(jià)對(duì)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(jiǎn)單的兩元共價(jià)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(biāo)出配位鍵）．
（3）F與D能形成FD_x化合物，當(dāng)x=5時(shí)，該分子屬于非極性分子（填“極性”或“非極性”），當(dāng)x=3時(shí)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(yīng)，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(xué)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(duì)應(yīng)物質(zhì)的化學(xué)式分別為CuAl₂、Cu₃Al．設(shè)圖甲晶胞的邊長(zhǎng)為acm，對(duì)應(yīng)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(yùn)動(dòng)狀態(tài)的電子，A為C，A與D、B與C這兩對(duì)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(duì)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(shū)寫(xiě)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(qiáng)；
（2）A、B都能與D形成中心原子雜化的簡(jiǎn)單的兩元共價(jià)化合物為BeCl₂和AlCl₃，BeCl₂中Be原子成2個(gè)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(gè)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(dāng)x=5時(shí)，該分子為PCl₅，中心原子P原子成5個(gè)σ鍵，P原子價(jià)層電子對(duì)是為5+$\frac{1}{2}$（5-5×1）=5，含有0對(duì)孤對(duì)電子對(duì)，空間構(gòu)型為三角雙錐，正負(fù)電荷中心重合，故為非極性分析；PCl₃中心原子P原子成3個(gè)σ鍵，P原子價(jià)層電子對(duì)是為3+1=4，含有1對(duì)孤對(duì)電子對(duì)，空間構(gòu)型為三角錐形；
（4）S₂Cl₂電子式為，它水解的化學(xué)方程式為2S₂Cl₂+2H₂O═SO₂↑+3S↓+4HCl；
（5）根據(jù)均攤法計(jì)算分子式，根據(jù)m=ρ×v計(jì)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(yùn)動(dòng)狀態(tài)的電子，A為C，A與D、B與C這兩對(duì)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(duì)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(shū)寫(xiě)核外電子排布為1s²2s²2p⁶3s²3p⁴；D為Cl，高氯酸中非羥基氧原子為3個(gè)，而氯酸中為2個(gè)（或高氯酸中Cl元素為+7價(jià)，吸引羥基氧原子的能力很強(qiáng)，而氯酸中Cl元素為+5價(jià)對(duì)羥基氧原子吸引能力較弱），故高氯酸的酸性更強(qiáng)，
故答案為：1s²2s²2p⁶3s²3p⁴；高氯酸中非羥基氧原子為3個(gè)，而氯酸中為2個(gè)（或高氯酸中Cl元素為+7價(jià)，吸引羥基氧原子的能力很強(qiáng)，而氯酸中Cl元素為+5價(jià)對(duì)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(jiǎn)單的兩元共價(jià)化合物為BeCl₂和AlCl₃，BeCl₂中Be原子成2個(gè)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(gè)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(dāng)x=5時(shí)，該分子為PCl₅，中心原子P原子成5個(gè)σ鍵，P原子價(jià)層電子對(duì)是為5+$\frac{1}{2}$（5-5×1）=5，含有0對(duì)孤對(duì)電子對(duì)，空間構(gòu)型為三角雙錐，正負(fù)電荷中心重合，故為非極性分析；PCl₃中心原子P原子成3個(gè)σ鍵，P原子價(jià)層電子對(duì)是為3+1=4，含有1對(duì)孤對(duì)電子對(duì)，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(yīng)，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(xué)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(jì)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(zhǎng)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(diǎn)評(píng) 本題是對(duì)物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)的考查，涉及核外電子排布、價(jià)層電子對(duì)互斥理論、雜化方式、分子結(jié)構(gòu)與性質(zhì)、晶胞計(jì)算等，需要學(xué)生具備一個(gè)的空間想象與數(shù)學(xué)計(jì)算能力，題目難度較大．