Question

15．（1）如图1是部分主族元素第一电离能梯度图，图中，a点对应的元素为氢，b、c两点对应的元素分别为O、Si（填元素符号）．
（2）将CrCl₃•6H₂O溶解在适量水中得到深绿色溶液，溶液中Cr³⁺以[Cr（H₂O）₅Cl]²⁺形式存在．
①上述溶液中，不存在的微粒间作用力是A、C（填标号）．
A．离子键   B．共价键   C．金属键    D．配位键    E．范德华力
②[Cr（H₂O）₅Cl]²⁺中Cr³⁺的轨道杂化方式不是sp³，理由是如果Cr³⁺采取sp³杂化，则只有4个成键轨道，无法形成6个配位键．
（3）下面关于晶体的说法不正确的是C．
A．晶体熔点由低到高：CF₄＜CCl₄＜CBr₄＜CI₄
B．硬度由大到小：金刚石＞碳化硅＞晶体硅
C．熔点由高到低：Na＞Mg＞Al
D．晶格能由大到小：NaF＞NaCl＞NaBr＞NaI
（4）硼化镁晶体在39K时呈超导性．在硼化镁晶体中，镁原子和硼原子是分层排布的，图2是该晶体微观结构的透视图，图中的硼原子和镁原子投影在同一平面上．则硼化镁的化学式为MgB₂．
（5）铁的金属密堆积方式为体心立方结构，结构如图3所示．  则晶胞中铁原子的配位数为8．若铁原子的半径为r pm，写出该堆积方式的空间利用率的表达式（不要求算出结果）$\frac{2×\frac{4}{3}π{r}^{3}}{（\frac{4r}{\sqrt{3}}）^{3}}$．

Answer 1

分析 （1）同一周期元素中，元素第一电离能随着原子序数的增大而呈增大趋势，但第IIA族、第VA族元素第一电离能大于相邻元素，同一主族元素中，第一电离能随着原子序数增大而减小；
（2）①溶液中非金属元素之间存在共价键、含有孤电子对和含有空轨道的原子之间存在配位键、分子之间存在范德华力；
②如果Cr³⁺采取sp³杂化，则只有4个成键轨道，无法形成6个配位键；
（3）A．分子晶体的相对分子质量越大，熔沸点越大；
B．键长越短，共价键越强，硬度越大；
C．金属离子的电荷越大、半径越小，其熔点越大；
D．离子半径越小、离子键越强，则晶格能越大；
（4）该晶体微观结构的透视图中，每个Mg原子周围有6个B原子，每个B原子为3个Mg原子共用，利用均摊法计算解答；
（5）体心立方结构的配位数为8；利用均摊法计算晶胞的结构．

解答 解：（1）同一周期元素中，元素第一电离能随着原子序数的增大而呈增大趋势，但第IIA族、第VA族元素第一电离能大于相邻元素，同一主族元素中，第一电离能随着原子序数增大而减小，所以b是O元素、c是Si元素，
故答案为：O；Si；
（2）①A．电解质在水溶液里电离出阴阳离子，所以该离子中不存在离子键，故选；
B．水分子或[Cr（H₂O）₅Cl]²⁺中，非金属元素之间都存在共价键，故不选；        
C．该溶液中不存在金属键，故选；
D．[Cr（H₂O）₅Cl]²⁺中Cr原子和水分子中的O原子之间存在配位键，故不选；        
E．溶液中水分子之间存在范德华力，故不选；
故选A、C；                                                       
②[Cr（H₂O）₅Cl]²⁺中Cr³⁺的配位数是6，如果Cr³⁺采取sp³杂化，则只有4个成键轨道，无法形成6个配位键，所以Cr³⁺的轨道杂化方式不是sp³，
故答案为：如果Cr³⁺采取sp³杂化，则只有4个成键轨道，无法形成6个配位键；
（3）A．分子晶体的相对分子质量越大，熔沸点越大，则晶体熔点由低到高顺序为CF₄＜CCl₄＜CBr₄＜CI₄，故A正确；
B．键长越短，共价键越强，硬度越大，键长C-C＜C-Si＜Si-Si，则硬度由大到小为金刚石＞碳化硅＞晶体硅，故B正确；
C．金属离子的电荷越大、半径越小，其熔点越大，则熔点由高到低为Al＞Mg＞Na，故C错误；
D．离子半径越小、离子键越强，则晶格能越大，F、Cl、Br、I的离子半径在增大，则晶格能由大到小：NaF＞NaCl＞NaBr＞NaI，故D正确；
故选C；
（4）该晶体微观结构的透视图中，每个Mg原子周围有6个B原子，每个B原子为3个Mg原子共用，于一个Mg原子的B原子为$\frac{1}{3}$×6=2，Mg、硼原子个数比为1：2，故硼化镁的化学式为MgB₂，
故答案为：MgB₂；
（5）铁的金属密堆积方式为体心立方结构，即体心位置有一个铁原子，上下八个顶点各一个，晶胞中铁原子的配位数为8；体心立方中含有1+8×$\frac{1}{8}$=2个铁原子，晶胞中铁原子的体积为：2×$\frac{4}{3}$×π×r³，体心立方中，体对角线上为三个铁原子相切，则体对角线为4r，晶胞边长为：$\frac{4}{\sqrt{3}}$r，晶胞体积为：（$\frac{4r}{\sqrt{3}}$）³，空间利用率为：$\frac{2×\frac{4}{3}π{r}^{3}}{（\frac{4r}{\sqrt{3}}）^{3}}$×100%；
故答案为：8； $\frac{2×\frac{4}{3}π{r}^{3}}{（\frac{4r}{\sqrt{3}}）^{3}}$．

点评 本题考查了第一电离能、化学键、原子杂化方式的判断、铁的晶胞等知识点，根据价层电子对互斥理论确定中心原子杂化方式，第一电离能大小比较是高频考点、易错点，体心立方晶胞的计算为该题难点，题目难度中等．