Question

5．元素及其化合物在生活及生产中有很多重要用途．
Ⅰ．卤素化学丰富多彩，能形成卤化物、卤素互化物、多卤化物等多种类型的化合物．
（1）拟卤素如（CN）₂、（SCN）₂、（OCN）₂等与卤素单质结构相似、性质相近．已知（CN）₂分子中所有原子都满足8电子稳定结构，则其分子中σ键与π键数目之比为3：4． （SCN）₂对应的酸有两种，理论上硫氰酸（H-S-C≡N ）的沸点低于异硫氰酸（H-N=C=S）的沸点，其原因是异硫氰酸分子间能形成氢键，而硫氰酸不能．
（2）卤化物RbICl₂在加热时会分解为晶格能相对较大的卤化物A和卤素互化物或卤素单质，A的化学式RbCl．
Ⅱ．SiC、GaN、GaP、GaAs等是人工合成半导体的材料，具有高温、高频、大功率和抗辐射的应用性能而成为半导体领域研究热点．试回答下列问题：
（3）碳的基态原子L层电子轨道表达式为，砷属于p区元素．
（4）N与氢元素可形成一种原子个数比为1：1的粒子，其式量为60，经测定该粒子中有一正四面体构型，判断该粒子中存在的化学键ABC
A．配位键          B．极性共价键          C．非极性共价键         D．氢键
（5）CaC₂晶体的晶胞结构与NaCl晶体的相似（如图1所示），但CaC₂晶体中含有的哑铃形C₂^2-的存在，使晶胞沿一个方向拉长．CaC₂晶体中1个Ca²⁺周围距离最近的C₂^2-数目为4．
Ⅲ．A、B、C为原子序数依次递增的前四周期的元素，A的第一电离能介于镁和硫两元素之间，A单质晶体的晶胞结构如图2所示． B的价电子排布为（n+1）sⁿ（n+1）pⁿ⁺²，C位于位于元素周期表的ds区，其基态原子不存在不成对电子．B与C所形成化合物晶体的晶胞如图3所示．

（6）A单质晶体属于原子晶体（填晶体类型）
（7）B与C所形成化合物晶体的化学式ZnS．

Answer 1

分析 （1）拟卤素如（CN）₂、（SCN）₂、（OCN）₂等与卤素单质结构相似、性质相近．已知（CN）₂分子中所有原子都满足8电子稳定结构，C原子形成四个共用电子对、N原子形成三个共用电子对；能形成分子间氢键的物质熔沸点较高，异硫氰酸分子间可形成氢键，而硫氰酸不能形成分子间氢键；
（2）RbICl₂加热时会分解为晶格能相对较大的卤化物A和卤素互化物或卤素单质，利用半径来分析晶格能相对较大的卤化物；
（3）碳原子的L层有4个电子；s区的外围电子排布为ns^x（氦除外），包含第ⅠA、ⅡA族元素，
p区的外围电子排布为ns²np^x（包含氦氦元素，氦除外），包含ⅢA～ⅦA族元素与零族元素，
ds区的外围电子排布为nd¹⁰（n+1）s^x，包含ⅠB、ⅡB元素，
d区的外围电子排布为nd^x （n+1）s^y，x不等于10，包含ⅢB～ⅦB族元素与第Ⅷ族元素，
f区外围电子排布为（n-2）f^1～14 ns^1～2，包括镧系和锕系，据此判断；
（4）N与氢元素可形成一种原子个数比为1：1的粒子，其式量为60，则分子式为N₄H₄，经测定该粒子中有一正四面体构型，活泼金属和活泼非金属元素之间易形成离子键、非金属元素之间易形成共价键，不同非金属元素之间易形成极性共价键，同种非金属元素之间易形成非极性共价键；
（5）根据图知，以最中心钙离子为例，判断钙离子配位数；
（6）A的第一电离能介于镁和硫两元素之间，形成晶体结构可知为硅．

解答 解：（1）拟卤素如（CN）₂、（SCN）₂、（OCN）₂等与卤素单质结构相似、性质相近．已知（CN）₂分子中所有原子都满足8电子稳定结构，C原子形成四个共用电子对、N原子形成三个共用电子对，（ CN）₂结构式为N≡C-C≡N，每个分子中含有4个π键，3个σ键，则其分子中σ键与π键数目之比为3：4；能形成分子间氢键的物质熔沸点较高，异硫氰酸分子间可形成氢键，而硫氰酸不能形成分子间氢键，所以异硫氰酸熔沸点高于硫氰酸，
故答案为：3：4；异硫氰酸分子间可形成氢键，而硫氰酸不能；
（2）RbICl₂加热时会分解为晶格能相对大的卤化物A和卤素互化物或卤素单质，氯离子的半径小于碘离子的半径，则RbCl的离子键长小于RbI的离子键长，则RbCl的晶格能较大，则A为RbCl，故答案为：RbCl；
故答案为：RbCl；
（3）碳原子的L层有4个电子，2个在2S上，2个在2P上，且自旋相同，碳的基态原子L层电子轨道表达式为，砷原子的外围电子排布为ns²np^x
故答案为：；p； 
（4）氮原子之间形成非极性键，氮原子和氢原子之间形成极性键，氢原子和氮原子之间形成配位键，
故答案为：ABC；
（5）根据图知，以最中心钙离子为例，CaC₂晶体中1个Ca²⁺周围距离最近的C₂^2-数目为4，故答案为：4；
（6）A、B、C为原子序数依次递增的前四周期的元素，A的第一电离能介于镁和硫两元素之间，A单质晶体的晶胞结构如图2所示分析可知，A为硅形成的晶体，属于原子晶体，
故答案为：原子； 
（7）B的价电子排布为（n+1）sⁿ（n+1）pⁿ⁺²，有三个电子层，外层为6个电子，B为S原子，C位于元素周期表的ds区，其基态原子不存在不成对电子，判断为Zn原子，B与C所形成化合物晶体的化学式为：ZnS，
故答案为：ZnS．

点评 本题考查物质结构和性质，为高频考点，涉及晶胞计算、化学键判断、氢键等知识点，明确物质结构、极性键和非极性键概念区别、原子结构等知识点是解本题关键，注意：配位键属于共价键，氢键属于分子间作用力，题目难度不大．