Question

9．除氢元素外，非金属元素都在p区，d区元素全部是金属．
（1）第二周期元素中，第一电离能介于B、N之间的元素是Be、C、O（写元素符号），基态溴原子的电子排布式为1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d¹⁰4s²4p⁵；
（2）第二周期非金属元素之间能形成多种化合物：BF₃、CF₄、NF₃、OF₂、CO₂等，上述分子中，中心原子轨道杂化类型为sp³的是CF₄、NF₃、OF₂，属于平面三角形的是BF₃；利用蒸气密度法测量氟化氢气体密度时，无论如何进行操作，实验值总是比理论值大，可能的原因是由于HF分子之间通过氢键形成（HF）_n缔合分子；
（3）已知三氟化铁熔点高于1000℃而三氯化铁的沸点只有315℃，试解释这种差异氟元素非金属性比氯的强，三氟化铁属于离子晶体，三氯化铁属于分子晶体，离子键比分子间作用力强；
（4）（CN）₂分子中每个原子最外层均达到8个电子的稳定结构，则分子中σ键与π键数目比为3：4；HCl很稳定而HI易分解的原因是H-Cl键长比H-I键长短，H-Cl键能比较H-I键能大；
（5）钛的某种氧化物的晶胞如图所示（黑球代表钛），则钛原子的配位数为6，假设二氧化钛晶体的密度为a g/mL，则一个晶胞的体积V=$\frac{160}{a{N}_{A}}$mL．

Answer 1

分析 （1）同周期随原子序数增大，元素第一电离能呈增大强酸，但ⅡA、ⅤA元素第一电离能高于同周期相邻元素；Br原子核外电子数为35，根据核外电子排布规律书写；
（2）判断中心原子形成σ数目、中心原子孤电子对，判断中心原子杂化方式及微粒空间构型；
由于HF分子之间存在氢键，会形成（HF）_n缔合分子；
（3）三氟化铁属于离子晶体，三氯化铁属于分子晶体；
（4）（CN）₂分子中每个原子最外层均达到8个电子的稳定结构，其结构式为N≡C-C≡N，单键为σ键，三键含有1个σ键、2个π键；
分子稳定性由共价键强弱决定，键长越短，键能越大，化学键越稳定，分子越稳定；
（5）由晶胞结构可知，Ti原子周围6个O原子形成化学键，故其配位数为6，根据均摊法计算晶胞中Ti、O原子数目，进而计算晶胞质量，根据V=$\frac{m}{ρ}$计算晶胞体积．

解答 解：（1）同周期随原子序数增大，元素第一电离能呈增大强酸，N元素原子2p能级为半满稳定状态，第一电离能高于同周期相邻元素，Be元素原子2s为全满稳定状态，第一电离能高于同周期相邻元素，第二周期元素中，第一电离能介于B、N之间的元素有：Be、C、O；
Br原子核外电子数为35，核外电子排布式为1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d¹⁰4s²4p⁵，
故答案为：Be、C、O；1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d¹⁰4s²4p⁵；
（2）CF₄、NF₃、OF₂分子中心原子分别形成4个、3个、2个σ键，中心原子孤电子对分别为0、1、2，中心原子均为sp³杂化，BF₃中分子中心原子分别形成3个σ，中心原子孤电子对分别为0，B原子为sp²杂化，是平三角形结构，CO₂分子中C原子为sp杂化，直线型结构，
由于HF分子之间存在氢键，会形成（HF）_n缔合分子，故其密度实验值总是比理论值大
故答案为：CF₄、NF₃、OF₂；BF₃；由于HF分子之间通过氢键形成（HF）_n缔合分子；
（3）氟元素非金属性比氯的强，三氟化铁属于离子晶体，三氯化铁属于分子晶体，离子键比分子间作用力力强，三氟化铁熔点高于1000℃而三氯化铁的沸点只有315℃，
故答案为：氟元素非金属性比氯的强，三氟化铁属于离子晶体，三氯化铁属于分子晶体，离子键比分子间作用力强；
（4）（CN）₂分子中每个原子最外层均达到8个电子的稳定结构，其结构式为N≡C-C≡N，单键为σ键，三键含有1个σ键、2个π键，则分子中σ键与π键数目比为3：4；
分子稳定性由共价键强弱决定，H-Cl键长比H-I键长短，H-Cl键能比较H-I键能大，故HCl稳定而HI易分解，
故答案为：3：4；H-Cl键长比H-I键长短，H-Cl键能比较H-I键能大；
（5）由晶胞结构可知，Ti原子周围6个O原子形成化学键，故其配位数为6，晶胞中Ti原子数目为1+8×$\frac{1}{8}$=2，O原子数目为2+4×$\frac{1}{2}$=4，故晶胞质量为$\frac{48×2+16×4}{{N}_{A}}$g，则晶胞体积=$\frac{48×2+16×4}{{N}_{A}}$g÷a g/mL=$\frac{160}{a{N}_{A}}$mL，
故答案为：6；$\frac{160}{a{N}_{A}}$mL．

点评 本题是对物质结构的考查，涉及电离能、核外电子排布、杂化方式、空间构型、化学键、氢键、晶胞计算等，需要学生具备扎实的基础，难度中等．