Question

10．氯及其化合物廣泛存在于自然界中，回答下列問(wèn)題：
（1）在基態(tài)氯原子中，排布電子的原子軌道數(shù)為9個(gè)，其價(jià)電子層中存在3對(duì)自旋相反的電子．
（2）四氯化碳與水不互溶發(fā)生分層，四氯化硅與四氯化碳分子結(jié)構(gòu)相似，但遇水極易發(fā)生水解反應(yīng)，導(dǎo)致二者性質(zhì)不同的原因是硅原子有3d空軌道，而碳原子沒(méi)有d空軌道（因?yàn)闆](méi)有2d軌道），不能接受氧原子的孤對(duì)電子，所以四硅化碳能水解而四氯化碳不能水解．
（3）熔融時(shí)氯化鋁生成可揮發(fā)的二聚體Al₂Cl₆，其分子中存在的化學(xué)鍵的類(lèi)型有共價(jià)鍵和配位鍵，Al原子的雜化軌道類(lèi)型是sp³；更高溫度時(shí)二聚體離解生成AlCl₃（與BF₃結(jié)構(gòu)類(lèi)似），其分子空間構(gòu)型為平面三角形．
（4）四種鹵化物：NaF、CsCl、HF、HCl，其熔點(diǎn)從高到低的順序?yàn)镹aF＞CsCl＞HF＞HCl．
（5）CuCl中基態(tài)Cu⁺的價(jià)層電子排布式為3d¹⁰，其晶體與閃鋅礦相似，晶胞中氯原子分別位于面心和頂點(diǎn)，則位于晶胞內(nèi)部的Cu原子有4個(gè)．其晶胞參數(shù)a=x nm，列式表示CuCl晶體的密度$\frac{398}{{N}_{A}×（x×1{0}^{-7}）^{3}}$g•cm^-3（不必計(jì)算出結(jié)果）．

Answer 1

分析 （l）基態(tài)氯原子原子核外電子排布為1s²2s²2p⁶3s²3p⁵，s能級(jí)有1個(gè)軌道，p能級(jí)有3個(gè)軌道，其核外存在3對(duì)自旋相反的電子；
（2）一種物質(zhì)的分子與水分子間的作用力越大越易發(fā)生反應(yīng)，Si原子的半徑大，含有3d空軌道，能與水形成配位鍵，增強(qiáng)了與水分子間的作用力；
（3）Al₂Cl₆分子中正負(fù)電荷中心重合，屬于非極性分子，每個(gè)鋁原子和四個(gè)氯原子形成共價(jià)鍵（包括配位鍵），采取sp³雜化；根據(jù)氯化鋁結(jié)構(gòu)判斷空間結(jié)構(gòu)、原子雜化類(lèi)型；
（4）離子晶體的晶格能大小取決于離子半徑的電荷的因素，離子半徑越小，電荷越多，晶格能越大，離子晶體的熔點(diǎn)越高；HF存在氫鍵，沸點(diǎn)較高；
（5）Cu為29號(hào)元素，屬于第4周期第ⅠB族元素，Cu⁺的價(jià)層電子排布式為3d¹⁰，根據(jù)晶胞密度$ρ=\frac{m}{V}$計(jì)算．

解答 解：（1）基態(tài)氯原子原子核外電子排布為1s²2s²2p⁶3s²3p⁵，每一個(gè)s能級(jí)有1個(gè)軌道，p能級(jí)有3個(gè)軌道，氯原子原子軌道數(shù)為9，其核外存在3對(duì)自旋相反的電子；
故答案為：9；3；
（2）硅原子有3d空軌道，而碳原子沒(méi)有2d空軌道也就沒(méi)有d空軌道，不能接受氧原子的孤對(duì)電子，即不能形成配位鍵，與水分子間的作用力小，不能反應(yīng)，所以四硅化碳能水解而四氯化碳不能水解；
故答案為：硅原子有3d空軌道，而碳原子沒(méi)有d空軌道（因?yàn)闆](méi)有2d軌道），不能接受氧原子的孤對(duì)電子，所以四硅化碳能水解而四氯化碳不能水解；
（3）鋁原子和氯原子之間形成共價(jià)鍵，還形成一個(gè)配位鍵，其結(jié)構(gòu)為，氯化鋁中每個(gè)鋁原子含有3個(gè)共價(jià)鍵，且不含孤電子對(duì)，為平面三角形結(jié)構(gòu)，締合雙分子Al₂Cl₆中Al原子的軌道雜化類(lèi)型sp³，
故答案為：共價(jià)鍵和配位鍵；sp³；平面三角形；
（4）結(jié)構(gòu)相似的離子晶體，離子半徑越小，晶格能越大，熔點(diǎn)越高，為NaF＞CsCl，HF存在氫鍵，沸點(diǎn)大于HCl的，為HF＞HCl，離子晶體的熔點(diǎn)大于分子晶體的熔點(diǎn)，即NaF＞CsCl＞HF＞HCl；
故答案為：NaF＞CsCl＞HF＞HCl；
（5）Cu為29號(hào)元素，屬于第4周期第ⅠB族元素，Cu的價(jià)層電子排布式為3d¹⁰4s¹，Cu⁺的價(jià)層電子排布式為3d¹⁰；CuCl晶胞中氯原子分別位于面心和頂點(diǎn)，則Cl原子的數(shù)目為$6×\frac{1}{2}+8×\frac{1}{8}=4$，CuCl中Cu與Cl原子數(shù)目之比為1：1，則位于晶胞內(nèi)部的Cu原子有4個(gè)，晶胞參數(shù)a=x nm=x×10^-7cm，晶胞體積V=a³cm³，晶胞質(zhì)量m=$\frac{64×4+35.5×4}{{N}_{A}}$g，則CuCl晶體的密度$ρ=\frac{m}{V}$=$\frac{398}{{N}_{A}×（x×1{0}^{-7}）^{3}}$．
故答案為：$\frac{398}{{N}_{A}×（x×1{0}^{-7}）^{3}}$．

點(diǎn)評(píng) 本題綜合考查物質(zhì)的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)，側(cè)重于學(xué)生的分析能力的考查，注意把握雜化類(lèi)型以及價(jià)層電子數(shù)的判斷，難度中等．