Question

[化学——选修3： 物质结构与性质]（15分）
Sn是人类最早使用的元素之一，能形成SnCl₂，SnCl₄两种氯化物，SnCl₂常温下为白色晶体，具有一维链状的聚合结构，气态时以单分子形式存在，而SnCl₄常温下为无色液体。白锡和灰锡是Sn的两种同素异形体，白锡的晶体结构中Sn原子的配位数为4和6，灰锡的晶体结构与金刚石的晶体结构相似。白锡的密度大于灰锡的密度。

（1）Sn元素价层电子排布式为           。
（2）SnCl₂的一维链状聚合结构如图所示，在分子结构中标出
所含有的配位键。其固体分子及气体分子中Sn的杂化方式为      。

（3）SnCl₄分子的空间构型为               ，SnCl₄与CCl₄中
沸点较高的是             。
（4）锡的某种氧化物的晶胞如右图，其化学式为              。
（5）解释白锡分子的密度大于灰锡的密度的原因：                          。
（6）若灰锡的晶胞边长为a pm，计算灰锡的密度 为                            。

Answer 1

（1）5s²5p²（2分）
（2） 图略 （2分） sp³_、、 sp²（各1分）
（3）正四面体；SnCl₄（各1分）
（4）SnO₂（2分）
（5）配位数大，空间利用率大（2分）
（6）952/N_A(a×10^—10)³(3分)

试题分析：（1）Sn元素是50号元素，最外层电子是4个，位于元素周期表的第五周期，第四主族，所以价层电子排布式为5s²5p²；
（2）Sn元素的5p轨道上有空轨道，Cl原子中有孤对电子，所以1个SnCl₂分子中的Sn与另一分子中的Cl原子可以形成配位键，从而形成一维链状聚合结构，配位键的形式是从提供孤对电子的一方指向提供空轨道的一方；固体分子SnCl₂中存在一个配位键，所以Sn的价层电子对数是3+1/2(4-2×1)=4,所以是sp³杂化；气态时以单分子形式存在，所以Sn的价层电子对数是2+1/2(4-2×1)=3, sp²杂化；
（3）SnCl₄分子中Sn的价层电子对数是4+1/2(4-4×1)=4,空间构型是正四面体型；SnCl₄与CCl₄都是分子晶体，所以相对分子质量大的分子间作用力大，沸点较高，所以SnCl₄的沸点较高；
（4）锡的某种氧化物的晶胞中Sn原子8顶点各1个和中心1个，共是8×1/8+1=2个，O原子分别在上下2个底面各2个和体内的2个，共是4×1/2+2=4，所以Sn与O的原子个数比是2:4=1:2，化学式为SnO₂
（5）白锡的晶体结构中Sn原子的配位数为4和6，灰锡的晶体结构与金刚石的晶体结构相似，配位数是4，所以白锡晶体的配位数大，空间利用率大，单位体积拥有的Sn原子多，密度大；
（6）灰锡晶胞中Sn原子的个数是8，与金刚石晶胞中C原子个数相同，所以灰锡的密度=m/V=8×119/N_A/(a×10^-10)³=952/N_A(a×10^—10)³g/cm³