Question

10．現(xiàn)有_aA、_bB、_cC、_dD、_eE五種短周期元素，它們都是生命不可缺少的重要元素．已知它們的原子序數(shù)有如下關(guān)系：a+b=c，a+c=d，c+d=e；B、D、E都有多種同素異形體，B的化合物種類與A的化合物種類何者最多尚有爭(zhēng)議．據(jù)此，回答下列有關(guān)問(wèn)題：
（1）E與D形成的離子團(tuán)幾何形態(tài)與硅酸鹽相似，也是四面體結(jié)構(gòu)形式．如圖為一種無(wú)限長(zhǎng)單鏈結(jié)構(gòu)的E與D形成的離子團(tuán)，該單鏈結(jié)構(gòu)的化學(xué)式為PO₃^2-（或（PO₃）_n^2n-）．E可形成H₃EO₄、
HEO₃、H₃EO₃等多種酸，則這三種酸的酸性由強(qiáng)到弱的順序?yàn)镠PO₃、H₃PO₄、H₃PO₃ （用化學(xué)式填寫）
（2）B、C兩種元素可形成一種硬度比金剛石還大的化合物M．在化合物M中，B、C兩原子以單鍵相結(jié)合，且每個(gè)原子的最外層均達(dá)到8個(gè)電子的穩(wěn)定結(jié)構(gòu)．則M的化學(xué)式為C₃N₄，M的硬度比金剛石硬度大的原因是C-C鍵長(zhǎng)大于C-N鍵長(zhǎng)．
（3）C的最高價(jià)氧化物的水化物與其簡(jiǎn)單氫化物反應(yīng)，所得化合物中C元素的雜化軌道類型是sp³；sp³．
（4）由上述元素組成的某炸藥其化學(xué)式用代號(hào)表示為B₈C₈D₁₆．其分子中B元素原子間非極性鍵之間的夾角均為90°；分子中同種元素的原子，化學(xué)環(huán)境完全相同．該炸藥的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式為．

Answer 1

分析 B的化合物種類與A的化合物種類何者更多，目前學(xué)術(shù)界還有爭(zhēng)議，但有一點(diǎn)是肯定的，那就是沒有第三種元素的化合物種數(shù)會(huì)超出它們，則B、A為C或H，又B有多種同素異形體，則B為C，A為H；a+b=c，c=1+6=7，即C為N；a+c=d，d=1+7=8，即D為O；c+d=e，e=7+8=15，即E為P，
（1）D、E分別是O、P元素，SiO₄^4-中價(jià)層電子對(duì)個(gè)數(shù)是4且不含孤電子對(duì)，利用均攤法計(jì)算其原子個(gè)數(shù)比，從而確定其化學(xué)式；P可形成H₃PO₄、HPO₃、H₃PO₃等多種酸，含氧酸中非羥基氧原子個(gè)數(shù)越多其酸性越強(qiáng)；
（2）B、C分別是C、N元素，B、C兩種元素可形成一種硬度比金剛石還大的化合物M，在化合物M中，B、C兩原子以單鍵相結(jié)合，且每個(gè)原子的最外層均達(dá)到8個(gè)電子的穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，每個(gè)C原子形成四個(gè)共價(jià)鍵、每個(gè)N原子形成三個(gè)共價(jià)鍵，據(jù)此判斷M化學(xué)式；
M、金剛石都是原子晶體，原子晶體熔沸點(diǎn)與其鍵長(zhǎng)成反比；
（3）C是N元素，其最高價(jià)氧化物的水化物是硝酸，其氫化物是氨氣，二者反應(yīng)生成硝酸銨，根據(jù)價(jià)層電子對(duì)互斥理論確定N原子雜化類型；
（4）由上述元素組成的某炸藥其化學(xué)式用代號(hào)表示為C₈N₈O₁₆，其分子中B元素原子間非極性鍵之間的夾角均為90°；分子中同種元素的原子，化學(xué)環(huán)境完全相同，說(shuō)明C原子之間形成正六面體且N元素形成硝基，8個(gè)硝基位于8個(gè)C原子上，據(jù)此確定結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式．

解答 解：B的化合物種類與A的化合物種類何者更多，目前學(xué)術(shù)界還有爭(zhēng)議，但有一點(diǎn)是肯定的，那就是沒有第三種元素的化合物種數(shù)會(huì)超出它們，則B、A為C或H，又B有多種同素異形體，則B為C，A為H；a+b=c，c=1+6=7，即C為N；a+c=d，d=1+7=8，即D為O；c+d=e，e=7+8=15，即E為P，
（1）根據(jù)圖片知，每個(gè)三角錐結(jié)構(gòu)中P原子是1個(gè)，O原子個(gè)數(shù)=2+2×$\frac{1}{2}$=3，所以P原子和O原子個(gè)數(shù)之比=1：3，3個(gè)O原子帶6個(gè)單位負(fù)電荷，每個(gè)P原子帶4個(gè)單位正電荷，所以形成離子為[PO₃]_n^2n- （或PO₃^2-）；
P可形成H₃PO₄、HPO₃、H₃PO₃等多種酸，含氧酸中非羥基氧原子個(gè)數(shù)越多其酸性越強(qiáng)，H₃PO₄、HPO₃、H₃PO₃中非羥基氧原子個(gè)數(shù)分別是1、2、0，則酸性強(qiáng)弱順序是HPO₃、H₃PO₄、H₃PO₃；
故答案為：PO₃^2-（或（PO₃）_n^2n-）；HPO₃、H₃PO₄、H₃PO₃；
（2）B、C分別是C、N元素，B、C兩種元素可形成一種硬度比金剛石還大的化合物M，在化合物M中，B、C兩原子以單鍵相結(jié)合，且每個(gè)原子的最外層均達(dá)到8個(gè)電子的穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，每個(gè)C原子形成四個(gè)共價(jià)鍵、每個(gè)N原子形成三個(gè)共價(jià)鍵，則M化學(xué)式為C₃N₄；
M、金剛石都是原子晶體，原子晶體熔沸點(diǎn)與其鍵長(zhǎng)成反比，C-C鍵長(zhǎng)大于C-N鍵長(zhǎng)，所以M熔沸點(diǎn)大于金剛石，故答案為：C₃N₄；C-C鍵長(zhǎng)大于C-N鍵長(zhǎng)；
（3）C是N元素，其最高價(jià)氧化物的水化物是硝酸，其氫化物是氨氣，二者反應(yīng)生成硝酸銨，銨根離子、硝酸根離子中N原子價(jià)層電子對(duì)個(gè)數(shù)都是4，所以N原子都采用sp³雜化，故答案為：sp³；sp³；
（4）由上述元素組成的某炸藥其化學(xué)式用代號(hào)表示為C₈N₈O₁₆，其分子中B元素原子間非極性鍵之間的夾角均為90°；分子中同種元素的原子，化學(xué)環(huán)境完全相同，說(shuō)明C原子之間形成正六面體且N元素形成硝基，8個(gè)硝基位于8個(gè)C原子上，其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式為，故答案為：．

點(diǎn)評(píng) 本題考查物質(zhì)結(jié)構(gòu)和性質(zhì)，為高頻考點(diǎn)，涉及結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式確定、酸性強(qiáng)弱判斷、原子晶體熔沸點(diǎn)大小比較等知識(shí)點(diǎn)，把握物質(zhì)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、化學(xué)鍵成鍵特點(diǎn)、價(jià)層電子對(duì)互斥理論等即可解答，難點(diǎn)是（4）題結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式確定．