Question

4．物質(zhì)結(jié)構(gòu)決定物質(zhì)性質(zhì)，回答下列涉及物質(zhì)結(jié)構(gòu)和性質(zhì)的問題．
（1）笫二周期中，元素的第一電離能處于B與N之間的元素有3種．
（2）某元素位于第四周期VII族，其基態(tài)原子的未成對(duì)電子數(shù)與基態(tài)碳原子的未成對(duì)電子數(shù)相同，則其基態(tài)原子的價(jià)層電子排布式為3d⁸4s²．
（3）AlC1₃是有機(jī)合成和石油化工的催化劑，已知AlCl₃可以通過配位鍵形成具有橋式結(jié)構(gòu)的雙聚分子Al₂Cl₆，Al₂Cl₆分子的結(jié)構(gòu)式為．
（4）KCN可被H₂O₂氧化為KOCN．KOCN可作為制藥材料，其晶體類型是離子晶體，碳原子采取sp雜化，1mol該物質(zhì)中含有的π鍵數(shù)目為2mol；H₂O₂常溫下是液體，沸點(diǎn)較高（150℃），其主要原因是分子間存在氫鍵．
（5）氮化硼（BN）和磷化硼（BP）都是受到高度關(guān)注的耐磨涂料，它們結(jié)構(gòu)相似，但是氮化硼晶體的熔點(diǎn)要比磷化硼晶體高，其原因是由于二者形成的晶體都是原子晶體，而磷原子的半徑比氮原子大，N-B共價(jià)鍵鍵長(zhǎng)比B--P小，N-B共價(jià)鍵鍵能大，因此氮化硼晶體的熔點(diǎn)要比磷化硼晶體高．
（6）磷化硼晶體的晶胞結(jié)構(gòu)如圖所示，在BP晶胞中B原子的堆積方式為面心立方堆積，若圖中立方體的邊長(zhǎng)為a pm，則磷化硼中硼原子和磷原子之間的最近距離為$\frac{a}{2\sqrt{1-cos109°28′}}$pm．

Answer 1

分析 （1）同一周期元素中，元素的第一電離能隨著原子序數(shù)的增大而呈增大趨勢(shì)，但第IIA族、第VA族元素第一電離能大于同周期相鄰元素的；
（2）某元素位于第四周期Ⅷ族，其基態(tài)原子的未成對(duì)電子數(shù)與基態(tài)碳原子的未成對(duì)電子數(shù)相同，碳原子的電子排布為1s²2s²2p²，未成對(duì)電子數(shù)為2，則該元素為Ni；
（3）AlCl₃可以通過配位鍵形成具有橋式結(jié)構(gòu)的雙聚分子Al₂Cl₆，Al含有空軌道，Cl含有孤對(duì)電子，形成配位鍵；
（4）KCN可被H₂O₂氧化為KOCN，KOCN為離子晶體，存在碳氮三鍵，三鍵中一根σ鍵，兩根π鍵，H₂O₂常溫下是液體，沸點(diǎn)較高（150℃），考慮氫鍵的影響；
（5）同為原子晶體，從共價(jià)鍵鍵能角度解釋BN和BP的熔點(diǎn)大小；
（6）根據(jù)晶胞結(jié)構(gòu)判斷B原子的堆積方式，磷化硼中硼原子和磷原子之間的最近距離B-P形成的正四面體之間的距離，根據(jù)立體幾何知識(shí)計(jì)算最短距離．

解答 解：（1）同一周期元素中，元素的第一電離能隨著原子序數(shù)的增大而呈增大趨勢(shì)，半充滿的N原子和全充滿的Be原子第一電離能要比同周期相鄰元素的高，故第一電離能介于B、N之間的第二周期元素有Be、C、O三種元素，
故答案為：3；
（2）某元素位于第四周期Ⅷ族，其基態(tài)原子的未成對(duì)電子數(shù)與基態(tài)碳原子的未成對(duì)電子數(shù)相同，C原子的電子排布為1s²2s²2p²，未成對(duì)電子數(shù)為2，則該元素為Ni，其基態(tài)原子的價(jià)層電子排布式為3d⁸4s²，
故答案為：3d⁸4s²；
（3）AlCl₃可以通過配位鍵形成具有橋式結(jié)構(gòu)的雙聚分子Al₂Cl₆，Al含有空軌道，Cl含有孤對(duì)電子，形成配位鍵，則Al₂Cl₆分子的結(jié)構(gòu)式為，
故答案為：；
（4）KCN可被H₂O₂氧化為KOCN，KOCN為離子晶體，
存在碳氮三鍵，三鍵中一根σ鍵，兩根π鍵，則1mol該物質(zhì)中含有的π鍵數(shù)目為2mol，
H₂O₂常溫下是液體，沸點(diǎn)較高（150℃），考慮氫鍵的影響，存在氫鍵會(huì)使其沸點(diǎn)異常升高，
故答案為：離子晶體；2mol；分子間存在氫鍵；
（5）同為原子晶體，共價(jià)鍵越強(qiáng)，鍵能越大，則熔點(diǎn)越高，磷原子的半徑比氮原子大，N-B共價(jià)鍵鍵長(zhǎng)比B--P小，N-B共價(jià)鍵鍵能大，因此氮化硼晶體的熔點(diǎn)要比磷化硼晶體高，
故答案為：由于二者形成的晶體都是原子晶體，而磷原子的半徑比氮原子大，N-B共價(jià)鍵鍵長(zhǎng)比B--P小，N-B共價(jià)鍵鍵能大，因此氮化硼晶體的熔點(diǎn)要比磷化硼晶體高；
（6）根據(jù)晶胞結(jié)構(gòu)判斷，B原子占據(jù)立方晶胞的面心和頂點(diǎn)，則B原子的堆積方式為面心立方堆積，
聯(lián)想到金剛石晶胞，磷化硼中硼原子和磷原子之間的最近距離B-P形成的正四面體之間的距離，正四面體的鍵角為109°28'，立方體的邊長(zhǎng)為a pm，根據(jù)立體幾何知識(shí)，底面左下角頂點(diǎn)的B原子和底面面心之間的B原子間的距離為l=$\frac{\sqrt{2}}{2}apm$，設(shè)B-P間最短距離為x，根據(jù)余弦定理，cos109°28'=$\frac{{x}^{2}+{x}^{2}-{l}^{2}}{2•x•x}$，可得x=$\frac{a}{2\sqrt{1-cos109°28'}}$pm，
故答案為：面心立方堆積；$\frac{a}{2\sqrt{1-cos109°28'}}$．

點(diǎn)評(píng) 本題考查物質(zhì)結(jié)構(gòu)知識(shí)，包含第一電離能的比較，價(jià)電子排布式的書寫，配合物的成鍵，價(jià)鍵類型的判斷，晶胞的計(jì)算，均為高頻考點(diǎn)，題目難度中等，試題有助于培養(yǎng)綜合分析問題的能力．