Question

5．下表為元素周期表前四周期的一部分，其中的編號代表對應的元素．

①

②

③

④

⑤

⑥

⑦

⑧

⑨

⑩

（1）表中元素⑩的價層電子排布圖為；
（2）由元素⑩⑤⑦組成一種原子個數(shù)比為1：5：5的配位化合物，該物質常溫下呈液態(tài)，熔點為20.5℃，沸點為103℃，易溶于非極性溶劑．據(jù)此可判斷：該化合物的晶體中存在的作用力有BDF；
A．離子鍵    B．極性鍵    C．非極性鍵     D．范德華力     E．氫鍵     F．配位鍵
（3）元素⑤⑥⑦⑧的第一電離能由大到小的順序是（用元素符號表示）F＞N＞O＞C，元素①分別與⑤⑥⑦形成最簡單的常見化合物分子甲、乙和丙．下列有關敘述不正確的有CD；
A．甲、乙和丙分子的空間構型分別為正四面體型、三角錐形、V型
B．甲、乙和丙分子中，中心原子的雜化類型均為sp³
C．三種分子中鍵角由大到小的順序是丙＞乙＞甲
D．甲、乙和丙分子均為由極性鍵構成的極性分子
（4）元素①④⑦能形成原子個數(shù)比為3：1：3的一元含氧酸，該酸能溶于水且能促進水的電離，此過程生成的離子中④原子滿足最外層8電子的穩(wěn)定結構，請寫出該酸溶于水時的電離方程式H₃BO₃+H₂O?[B（OH）₄]^-+H⁺；
（5）②、③均是金屬元素，可分別與⑦形成同種類型的晶體Ⅰ和晶體Ⅱ，二者熔點如表所示．試指出后者熔點比前者高出許多的原因：BeO、Li₂O均形成離子晶體，Be²⁺離子所帶電荷比Li⁺離子的高，且半徑比Li⁺離子的小，故BeO的晶格能比Li₂O的晶格能大；

	晶體Ⅰ	晶體Ⅱ
熔點/K	1840	2803

（6）元素⑤可形成多種單質，其中石墨是良好的電極材料．石墨嵌入化合物有許多獨特的性質，某鉀（•）的石墨嵌入化合物層狀結構如圖所示，該層化合物的化學式為KC₁₂．

Answer 1

分析 由元素在周期表中位置，可知①為H、②為Li、③為Be、④為B、⑤為C、⑥為N、⑦為O、⑧為F、⑨為Cr、⑩為Fe．
（1）表中元素⑩為Fe，價電子排布式為3d⁶4s²，根據(jù)泡利原理、洪特規(guī)則畫出價層電子排布圖；
（2）由元素⑩⑤⑦組成一種原子個數(shù)比為1：5：5的配位化合物為Fe（CO）₅，該物質熔沸點低，易溶于非極性溶劑，屬于分子晶體；
（3）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2p能級為半滿穩(wěn)定狀態(tài)，能量較低，第一電離能高于同周期相鄰元素的；
元素①分別與⑤⑥⑦形成最簡單的常見化合物分子甲為CH₄、乙為NH₃、丙為H₂O；
（4）元素①④⑦能形成原子個數(shù)比為3：1：3的一元含氧酸為H₃BO₃，該酸能溶于水且能促進水的電離，能與水電離的氫氧根離子結合，此過程生成的離子中④原子滿足最外層8電子的穩(wěn)定結構，生成的離子為[B（OH）₄]^-；
（5）均形成離子晶體，離子電荷越高、半徑越小，晶格能越大，晶體熔點越高；
（6）六個K原子形成正六邊形，利用均攤法計算正六邊形中C、K原子數(shù)目，確定該層化合物的化學式．

解答 解：由元素在周期表中位置，可知①為H、②為Li、③為Be、④為B、⑤為C、⑥為N、⑦為O、⑧為F、⑨為Cr、⑩為Fe．
（1）表中元素⑩為Fe，價電子排布式為3d⁶4s²，根據(jù)泡利原理、洪特規(guī)則，價層電子排布圖為：，
故答案為：；
（2）由元素⑩⑤⑦組成一種原子個數(shù)比為1：5：5的配位化合物為Fe（CO）₅，該物質熔沸點低，易溶于非極性溶劑，屬于分子晶體，分子之間存在范德華力，F(xiàn)e與CO之間形成配位鍵，CO分子中含有極性鍵，
故選：BDF；
（3）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2p能級為半滿穩(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F＞N＞O＞C；
元素①分別與⑤⑥⑦形成最簡單的常見化合物分子甲為CH₄、乙為NH₃、丙為H₂O．
A．甲烷、氨氣和水分子的空間構型分別為正四面體型、三角錐形、V型，故A正確；
B．甲、乙和丙分子中，中心原子的雜化軌道數(shù)目均為4，類型均為sp³，故B正確；
C．孤對電子之間排斥力＞孤對電子與成鍵電子對排斥力，三種分子中鍵角由大到小的順序：甲烷＞氨氣＞水，故C錯誤；
D．甲烷為正四面體對稱結構，屬于非極性分子，故D錯誤，
故答案為：F＞N＞O＞C；CD；
（4）元素①④⑦能形成原子個數(shù)比為3：1：3的一元含氧酸為H₃BO₃，該酸能溶于水且能促進水的電離，能與水電離的氫氧根離子結合，此過程生成的離子中④原子滿足最外層8電子的穩(wěn)定結構，生成的離子為[B（OH）₄]^-，該酸溶于水時的電離方程式為：H₃BO₃+H₂O?[B（OH）₄]^-+H⁺，
故答案為：H₃BO₃+H₂O?[B（OH）₄]^-+H⁺；
（5）BeO、Li₂O均形成離子晶體，Be²⁺離子所帶電荷比Li⁺離子的高，且半徑比Li⁺離子的小，故BeO的晶格能比Li₂O的晶格能大，故BeO的熔點高，
故答案為：BeO、Li₂O均形成離子晶體，Be²⁺離子所帶電荷比Li⁺離子的高，且半徑比Li⁺離子的小，故BeO的晶格能比Li₂O的晶格能大；
（6）六個K原子形成正六邊形，正六邊形中C原子數(shù)目為24、K原子數(shù)目=6×$\frac{1}{3}$=2，C、K原子數(shù)目之比為24：2=12：1，該層化合物的化學式為KC₁₂，
故答案為：KC₁₂．

點評 本題是對物質結構與性質的考查，涉及元素周期表、核外電子排布、電離能、配合物、化學鍵、空間構型與雜化方式判斷、分子極性、晶體類型與性質、晶胞計算等，是對物質結構主干知識的綜合考查，需學生具備扎實的基礎與靈活運用能力，難度中等．