Question

选修《物质结构》
三氟化氮是一种无色、无味、无毒且不可燃的气体，在半导体加工，太阳能电池制造和液晶显示器制造中得到广泛应用．NF₃是一种三角锥型分子，键角102°，沸点-129℃；可在铜的催化作用下由F₂和过量NH₃反应得到．
（1）写出制备 NF₃的化学反应方程式：______．
（2）NF₃的沸点比NH₃的沸点（-33℃）低得多的主要原因是______．
（3）与铜属于同一周期，且未成对价电子数最多的元素基态原子核外电子排布式为______．
（4）理论上HF、NaAlO₂和NaCl按6：1：2的物质的量之比恰好反应生成HCl、H₂O和一种微溶于水的重要原料，该物质含有三种元素，则该物质的化学式为______其中心离子是______，配位数为______．
（5）根据下列五种元素的第一至第四电离能数据，回答下面各题：

元素代号	I1	I2	I3	I4
Q	2080	4000	6100	9400
R	500	4600	6900	9500
S	740	1500	7700	10500
T	580	1800	2700	11600
U	420	3100	4400	5900

①在周期表中，最可能处于同一族的是______和______．
②T元素最可能是______区元素．若T为第二周期元素，E是第三周期元素中原子半径最小的元素，则T、E形成化合物的空间构型为______，其中心原子的杂化方式为______．

Answer 1

【答案】分析：（1）根据反应物和生成物以及质量守恒定律可写出反应的化学方程式；
（2）NH₃存在氢键，而NF₃只存在分子间作用力，二者中NH₃沸点较高；
（3）根据与铜在同一周期，且未成对价电子数最多，可推知外层价电子排布为3d⁵4s¹，应为Cr；
（4）根据题意可写出反应的化学方程式：6HF+NaAl0₂+2NaCl═2HCl+2H₂O+Na₃AlF₆，Na₃AlF₆中心离子为Al，配位数为6；
（5）根据电离能的跳跃确定最外层有几个电子，然后根据得失电子规律，同一主族从上到下电离能依次递减，同一周期从左到右电离能依次递增，以此来确定在周期表中的位置，
解答：解：（1）根据反应物和生成物以及质量守恒定律可知反应还应有NH₄F生成，故答案为：4NH₃+3F₂=NF₃+3NH₄F；
（2）NH₃存在氢键，而NF₃只存在分子间作用力，两种作用力前者较强，物质的沸点较高，故答案为：NH₃能形成氢键，NF₃只有范德华力；
（3）与铜在同一周期，且未成对价电子数最多，可推知外层价电子排布为3d⁵4s¹，应为Cr，原子序数为24，根据能量最低原理、构造原理、洪特规则可写出电子排布式为1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁵4s¹，故答案为：1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁵4s¹（或[Ar]3d⁵4s¹）；
（4）有题意可知该反应的化学方程式应为：6HF+NaAl0₂+2NaCl═2HCl+2H₂O+Na₃AlF₆，该微溶物为：Na₃AlF₆，中心离子为Al，配位数为6，故答案为：Na₃AlF₆；Al；6；
（5）①根据电离能的跳跃确定最外层有几个电子，表中R和U的第一电离能较小，但跳跃至第二电离能时突然变大，说明失去一个电子后变为稳定结构，最外层有一个电子，故R和U处于同族，故答案为：R；U；
②由T元素电离能的变化可知T最外层有三个电子，位于周期表中第ⅢA族，在P区，若T为第二周期元素，应为B元素，E是第三周期元素中原子半径最小的元素，应为Cl元素，二者形成的化合物为BCl₃，根据价层电子对模型可知应为平面正三角形结构，中心原子的杂化方式为 sp²杂化，故答案为：P；平面正三角形；sp²．
点评：本题考查物质结构与性质知识，涉及到电子排布式的书写、电离能等问题，做题时注意抓住题目提供的信息，如本题中的“与铜在同一周期，且未成对价电子数最多”以及利用电离能的跳跃值判断最外层电子数等问题．本题具有较大难度．