Question

8．錫（Sn）是人類最早使用的元素之一，能形成SnCl₂，SnCl₄兩種氯化物，SnCl2常溫下為白色晶體，具有一維鏈狀的聚合結(jié)構(gòu)，氣態(tài)時(shí)以單分子形式存在，而SnCl₄常溫下為無色液體．白錫和灰錫是Sn的兩種同素異形體，白錫的晶體結(jié)構(gòu)中Sn原子的配位數(shù)為4和6，灰錫的晶體結(jié)構(gòu)與金剛石的晶體結(jié)構(gòu)相似．白錫的密度大于灰錫的密度．

（1）Sn的基態(tài)原子的價(jià)層電子排布式為5s²5p²．
（2）錫的某種氧化物的晶胞如右圖，其化學(xué)式為SnO₂．
（3）解釋白錫的密度大于灰錫的密度的原因配位數(shù)大，空間利用率大．
（4）SnCl₄分子的空間構(gòu)型為正四面體；SnCl₄蒸氣遇氨及水汽呈濃煙狀，因而可制作煙幕彈，其反應(yīng)的化學(xué)方程式為SnCl₄+4NH₃+4H₂O=Sn（OH）₄+4NH₄Cl．
（5）SnCl₂的一維鏈狀聚合結(jié)構(gòu)如圖2所示，在分子結(jié)構(gòu)中存在的化學(xué)鍵是共價(jià)鍵、配位鍵，其固體分子及氣體分子中Sn的雜化方式分別為sp³、sp²．
（6）若灰錫的晶胞邊長為a=648.9 pm，計(jì)算灰錫的密度 為$\frac{952}{6.02×1{0}^{23}×（648.9×1{0}^{-10}）^{3}}$   g/cm³（列出計(jì)算式即可），Sn的原子半徑為140.5pm（已知$\sqrt{3}$≈1.732，計(jì)算結(jié)果保留4位有效數(shù)字）．

Answer 1

分析 （1）Sn屬于ⅣA族元素，價(jià)電子排布式為ns²np²，位于第5周期，可確定其價(jià)電子排布式；
（2）根據(jù)圖2中原子成鍵規(guī)則判斷出O和Sn所在晶胞位置，利用均攤法計(jì)算；
（3）根據(jù)白錫和灰錫的配位數(shù)和空間利用率判斷密度；
（4）計(jì)算SnCl₄分子價(jià)電子對(duì)數(shù)；判斷兩種化合物晶體類型；
（5）配位鍵為Sn提供空軌道，Cl提供孤對(duì)電子，根據(jù)圖1可知形成兩條共價(jià)鍵的Cl，其中一條為配位鍵；SnCl₂的一維鏈狀聚合結(jié)構(gòu)中，Sn形成了四條鍵，雜化類型為sp³，氣體分子為單分子，即形成兩條共價(jià)鍵的Cl斷開其中一條，則Sn形成三條鍵，雜化類型為sp²；
（6）利用ρ=$\frac{m}{V}$進(jìn)行計(jì)算；根據(jù)邊長計(jì)算原子半徑．

解答 解：（1）Sn屬于ⅣA族元素，價(jià)電子排布式為ns²np²，位于第5周期，可確定其價(jià)電子排布式為：5s²5p²，
故答案為：5s²5p²；
（2）晶胞中O可形成兩條共價(jià)鍵，則圖2中紅球代表O原子，白球代表Sn，所以O(shè)位于體心和面心，數(shù)目為4×$\frac{1}{2}$=4，Sn位于頂點(diǎn)和體心，數(shù)目為8×$\frac{1}{8}$+1=2，原子數(shù)目比為2：1，寫出化學(xué)式為SnO₂，
故答案為：SnO₂；
（3）白錫的晶體結(jié)構(gòu)中Sn原子的配位數(shù)為4和6，灰錫的晶體結(jié)構(gòu)與金剛石的晶體結(jié)構(gòu)相似，配位數(shù)為4，前者配位數(shù)較大，其空間利用率較大，所以其密度大于灰錫，故答案為：配位數(shù)大，空間利用率大；
（4）SnCl₄分子價(jià)電子對(duì)數(shù)為$\frac{4+4}{2}$=4，形成了四條雜化軌道，雜化軌道空間構(gòu)型為正四面體，且每條雜化軌道均與Cl形成共價(jià)鍵，其空間構(gòu)型為正四面體；SnCl₄蒸氣遇氨及水汽呈濃煙狀，因而可制作煙幕彈，則生成了NH₄Cl，所以反應(yīng)的方程式為：SnCl₄+4NH₃+4H₂O=Sn（OH）₄+4NH₄Cl；故答案為：正四面體；SnCl₄+4NH₃+4H₂O=Sn（OH）₄+4NH₄Cl；
（5）配位鍵為Sn提供空軌道，Cl提供孤對(duì)電子，根據(jù)圖1可知形成兩條共價(jià)鍵的Cl，其中一條為配位鍵，配位鍵表示為由形成兩條共價(jià)鍵的Cl指向Sn，所以在分子結(jié)構(gòu)中存在的化學(xué)鍵是共價(jià)鍵、配位鍵；SnCl₂的一維鏈狀聚合結(jié)構(gòu)中，Sn形成了四條鍵，雜化類型為sp³，氣體分子為單分子，即形成兩條共價(jià)鍵的Cl斷開其中一條，則Sn形成三條鍵面，雜化類型為sp²；
故答案為：共價(jià)鍵、配位鍵；sp³、sp²；
（6）灰錫晶胞中含有8個(gè)Sn原子，晶胞的摩爾質(zhì)量為：119×8=952g/mol，晶胞的體積為（a×10^-10）³，摩爾體積為N_A（a×10^-10）³，所以密度為$\frac{952}{NA（a×1{0}^{-10}）^{3}}$=$\frac{952}{6.02×1{0}^{23}×（648.9×1{0}^{-10}）^{3}}$，設(shè)半徑為r；原子緊密相鄰，則r=$\frac{1}{2}×$$\frac{\sqrt{3}}{4}a$═$\frac{1}{2}×$$\frac{\sqrt{3}}{4}$×648.9pm=140.5pm，
故答案為：$\frac{952}{6.02×1{0}^{23}×（648.9×1{0}^{-10}）^{3}}$；140.5pm．

點(diǎn)評(píng) 本題考查較為全面，涉及到價(jià)電子排布式、分子空間構(gòu)型、雜化類型的判斷以及有關(guān)晶體的計(jì)算，但解題具有較強(qiáng)的方法性和規(guī)律性，學(xué)習(xí)中注意總結(jié)如何書寫電子排布式，如何判斷分子空間構(gòu)型以及有關(guān)晶體計(jì)算等方法．