Question

6．周期表前四周期元素A、B、C、D、E、F原子序数依次增大，A、B、C、D是不同主族短周期元素，其中两种为金属元素，A基态原子有四种不同运动状态的电子，A与D、B与C这两对原子的最外层电子数之和均为9．E在ds区，基态原子有未成对的电子，F基态原子的P轨道为半充满状态．
（1）C的基态原子的电子排布式为1s²2s²2p⁶3s²3p⁴；D的最高价含氧酸酸性比其低两价的含氧酸酸性强的原因是高氯酸中非羟基氧原子为3个，氯酸中为2个或高氯酸中Cl元素为+7价，吸引羟基氧原子的能力很强，而氯酸中Cl元素为+5价对羟基氧原子吸引能力较弱．
（2）A、B都能与D形成中心原子杂化的简单的两元共价化合物，它们的杂化方式分别为sp、sp²，其中B与D还可以形成二聚体分子，其中心原子的杂化方式为sp³，其二聚体分子的结构式为（标出配位键）．
（3）F与D能形成FD_x化合物，当x=5时，该分子属于非极性分子（填“极性”或“非极性”），当x=3时分子的空间构型为三角锥形．
（4）C₂D₂是一种琥珀色液体，它遇水易反应，产生使品红褪色的气体，且溶液出现浑浊，C₂D₂电子式为，它水解的化学方程式为2S₂Cl₂+2H₂O═SO₂↑+3S↓+4HCl．
（5）B与E可形成的两种有序的金属互化物，其晶胞如图．则图中甲、乙对应物质的化学式分别为CuAl₂、Cu₃Al．设图甲晶胞的边长为acm，对应金属互化物的密度为ρg/cm³，则阿伏伽德罗常数N_A的值为$\frac{4×（64+54）}{{a}^{3}ρ}$（只要求列出算式）．

Answer 1

分析 周期表前四周期元素A、B、C、D、E、F原子序数依次增大，A、B、C、D是不同主族短周期元素，其中两种为金属元素，A基态原子有四种不同运动状态的电子，A为C，A与D、B与C这两对原子的最外层电子数之和均为9，B为Al，C为S，D为Cl；E在ds区，基态原子有未成对的电子，E为Cu，F基态原子的P轨道为半充满状态，F为As，
（1）C为S元素，原子核外电子数为16，根据能量最低原理书写核外电子排布为1s²2s²2p⁶3s²3p⁴；D为Cl，同元素的含氧酸，非羟基氧数目越多，酸性越强；
（2）A、B都能与D形成中心原子杂化的简单的两元共价化合物为BeCl₂和AlCl₃，BeCl₂中Be原子成2个Be-Cl，Be原子的杂化轨道数为2，故Be原子采取
sp杂化方式，AlCl₃中Al原子成3个Al-Cl，Al原子的杂化轨道数为3，故Al原子采取sp²杂化方式；B与D还可以形成二聚体分子Al₂Cl₆，其二聚体分子的结构式为，根据结构式知道其中心原子的杂化方式为sp³；
（3）F与D能形成FD_x化合物，当x=5时，该分子为PCl₅，中心原子P原子成5个σ键，P原子价层电子对是为5+$\frac{1}{2}$（5-5×1）=5，含有0对孤对电子对，空间构型为三角双锥，正负电荷中心重合，故为非极性分析；PCl₃中心原子P原子成3个σ键，P原子价层电子对是为3+1=4，含有1对孤对电子对，空间构型为三角锥形；
（4）S₂Cl₂电子式为，它水解的化学方程式为2S₂Cl₂+2H₂O═SO₂↑+3S↓+4HCl；
（5）根据均摊法计算分子式，根据m=ρ×v计算阿伏伽德罗常数．

解答 解：周期表前四周期元素A、B、C、D、E、F原子序数依次增大，A、B、C、D是不同主族短周期元素，其中两种为金属元素，A基态原子有四种不同运动状态的电子，A为C，A与D、B与C这两对原子的最外层电子数之和均为9，B为Al，C为S，D为Cl；E在ds区，基态原子有未成对的电子，E为Cu，F基态原子的P轨道为半充满状态，F为As，
（1）C为S元素，原子核外电子数为16，根据能量最低原理书写核外电子排布为1s²2s²2p⁶3s²3p⁴；D为Cl，高氯酸中非羟基氧原子为3个，而氯酸中为2个（或高氯酸中Cl元素为+7价，吸引羟基氧原子的能力很强，而氯酸中Cl元素为+5价对羟基氧原子吸引能力较弱），故高氯酸的酸性更强，
故答案为：1s²2s²2p⁶3s²3p⁴；高氯酸中非羟基氧原子为3个，而氯酸中为2个（或高氯酸中Cl元素为+7价，吸引羟基氧原子的能力很强，而氯酸中Cl元素为+5价对羟基氧原子吸引能力较弱）；
（2）A、B都能与D形成中心原子杂化的简单的两元共价化合物为BeCl₂和AlCl₃，BeCl₂中Be原子成2个Be-Cl，Be原子的杂化轨道数为2，故Be原子采取
sp杂化方式，AlCl₃中Al原子成3个Al-Cl，Al原子的杂化轨道数为3，故Al原子采取sp²杂化方式；B与D还可以形成二聚体分子Al₂Cl₆，其二聚体分子的结构式为，根据结构式知道其中心原子的杂化方式为sp³，故答案为：sp；sp²；sp³；
（3）F与D能形成FD_x化合物，当x=5时，该分子为PCl₅，中心原子P原子成5个σ键，P原子价层电子对是为5+$\frac{1}{2}$（5-5×1）=5，含有0对孤对电子对，空间构型为三角双锥，正负电荷中心重合，故为非极性分析；PCl₃中心原子P原子成3个σ键，P原子价层电子对是为3+1=4，含有1对孤对电子对，空间构型为三角锥形，故答案为：非极性；三角锥形；
（4）S₂Cl₂是一种琥珀色液体，它遇水易反应，产生使品红褪色的气体，且溶液出现浑浊，S₂Cl₂电子式为，它水解的化学方程式为2S₂Cl₂+2H₂O═SO₂↑+3S↓+4HCl，故答案为：；2S₂Cl₂+2H₂O═SO₂↑+3S↓+4HCl；
（5）根据均摊法计算，甲中，Al：8×1=8，Cu：8×$\frac{1}{8}$+6×$\frac{1}{2}$=1+3=4，故分子式为CuAl₂，；乙中：Al：8×$\frac{1}{8}$=1，Cu：6×$\frac{1}{2}$=3，故分子式为Cu₃Al；甲晶胞中含有Cu数目4，Al为8，晶胞质量为4×$\frac{Mg/mol}{{N}_{A}mo{l}^{-1}}$，该晶胞的边长为acm，则晶胞体积为（acm）³，晶胞密度为ρg/cm³，故4×$\frac{Mg/mol}{{N}_{A}mo{l}^{-1}}$=（acm）³ρg/cm³，M=（64+27×2）g/mol，故N_A=$\frac{4×（64+54）}{{a}^{3}ρ}$，故答案为：CuAl₂；Cu₃Al；$\frac{4×（64+54）}{{a}^{3}ρ}$．

点评 本题是对物质结构与性质的考查，涉及核外电子排布、价层电子对互斥理论、杂化方式、分子结构与性质、晶胞计算等，需要学生具备一个的空间想象与数学计算能力，题目难度较大．