Question

2．铬、铜、硼在很多领域有重要用途．请回答下列问题：
（1）下列现象和应用与电子跃迁无关的是D、E．
A．激光   B．焰色反应   C．原子光谱   D．燃烧放热  E．石墨导电
（2）A、B两种短周期元素，A是原子半径最小的元素，B原子最外层电子数是次外层的两倍．某平面正六边形分子由A、B两种元素组成且原子个数比为1：1，该分子中含有12个σ键．
（3）元素铬化合物（CrO₂Cl₂）在有机合成中可作氧化剂或氯化剂，能与许多有机物反应．
①与铬同周期的基态原子中最外层电子数为2的副族元素有5种
②在a：苯  b：CH₃OH  c：HCHO  d：CS₂  e：CCl₄五种有机溶剂中，碳原子采取sp³杂化的分子有b e（填字母），CS₂分子的键角是180⁰．
（4）在图1配合物离子[Cu（NH₃）₄]²⁺中画出配位键：

（5）硼砂是含结晶水的四硼酸钠，其阴离子X^m-（含B、O、H三种元素）的球棍模型如图2所示：
①在X^m-中，硼原子轨道的杂化类型有sp²杂化、sp³杂化；m=2（填数字）．
②硼砂晶体由Na⁺、X^m-和H₂O构成，它们之间存在的作用力有BCD（填序号）．
A．共价键      B．离子键       C．氢键    D．范德华力       E．金属键
（6）单质硼可用于生成具有优良抗冲击性能硼钢．以硼酸和金属镁为原料经过两步反应可制备单质硼，用化学方程式表示制备过程2H₃BO₃$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$B₂O₃+3H₂O、B₂O₃+3Mg $\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2B+3MgO．

Answer 1

分析 （1）电子跃迁本质上是组成物质的粒子（原子、离子或分子）中电子的一种能量变化．如激光、焰色反应、原子光谱都与电子跃迁有关；
（2）A、B两种短周期元素，A是原子半径最小的元素为H元素，B原子最外层电子数是次外层的两倍为C元素．平面正六边形分子为苯分子，据此分析解答；
（3）①根据铬的基态原子中最外层电子数找出与其相同周期的最外层电子数为2的副族元素；
②中心原子的杂化类型为sp³，说明该分子中心原子的价层电子对个数是4，价层电子对个数=σ键个数+孤电子对个数，σ键个数=配原子个数，孤电子对个数=$\frac{1}{2}$×（a-xb），a指中心原子价电子个数，x指配原子个数，b指配原子形成稳定结构需要的电子个数；
（4）配位键有提供孤电子对的原子指向提供空轨道的离子；
（5）①1，3，5，6代表氧原子，2，4代表B原子，2号B形成3个键，则B原子为SP²杂化，4号B形成4个键，则B原子为SP³杂化； B一般是形成3个键，4号B形成4个键，其中1个键很可能就是配位键，配位键存在4号与5号之间，结合化合价代数和为0的原则判断；
②注意题目要求，钠离子与X^m-形成离子键，结晶水分子间存在氢键和范德华力；
（6）硼酸和金属镁为原料可制备单质硼，反应生成MgO、硼与水．

解答 解：（1）A．电子跃迁产生光子与入射光子具有相关性．即入射光与辐射光的相位相同．如果这一过程能够在物质中反复进行，并且能用其他方式不断补充因物质产生光子而损失的能量．那么产生的光就是激光，与电子跃迁有关，故A错误；
B．当碱金属及其盐在火焰上灼烧时，原子中的电子吸收了能量，从能量较低的轨道跃迁到能量较高的轨道，但处于能量较高轨道上的电子是不稳定的，很快跃迁回能量较低的轨道，这时就将多余的能量以光的形式放出，因而能使火焰呈现颜色，与电子跃迁有关，故B错误；
C．原子光谱的产生是原子核电子发生能级跃迁的结果，与电子跃迁有关，故C错误；
D．燃烧放热是化学能转化为热能，与电子跃迁无关，故D正确；
E．石墨是层状结构，层间有自由移动的电子，与电子跃迁无关，故E正确．
故选DE；
（2）A、B两种短周期元素，A是原子半径最小的元素为H元素，B原子最外层电子数是次外层的两倍为C元素，该分子由C、H两种元素组成且原子个数比为1：1的平面正六边形分子为C₆H₆，分子中6个碳原子的电子都以sp²杂化轨道相互重叠，形成 6个碳碳σ键，又各以1个sp²杂化轨道分别跟氢原子的1s轨道进行重叠，形成6个σ键，共12个σ键，
故答案为：12；
（3）①铬是24号元素，核外电子排布式为1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁵4s¹；同周期最外层排2个电子的元素有Sc、Ti、V、Mn、Fe、Co、Ni、Zn，属于副族元素有Sc、Ti、V、Mn、Zn五种，
故答案为：5；
②a：C₆H₆中C原子杂化轨道数=σ键数+孤对电子对数=3+0=3，所以采取sp²杂化；
b：CH₃OH中C原子杂化轨道数=σ键数+孤对电子对数=4+0=3，所以采取sp³杂化；
c：甲醛（H₂C=O）分子内碳原子价层电子对个数=3+$\frac{1}{2}$×（4-2×1-1×2）=3，形成3个σ键，无孤对电子，杂化方式为sp²杂化；
d：CS₂分子碳原子的价层电子对是2，一个CS₂分子中含有2个π键，C原子杂化轨道数=σ键数+孤对电子对数=2+0=2，所以碳原子采用SP杂化；
e：CCl₄中碳原子价层电子对个数=4+$\frac{1}{2}$×（4-4×1）=4，所以C原子采用sp³杂化；
CS₂分子碳原子的价层电子对是2，一个CS₂分子中含有2个π键，C原子杂化轨道数=σ键数+孤对电子对数=2+0=2，所以碳原子采用SP杂化，是直线型分子，分子的键角是180⁰，
故答案为：b、e；180⁰；
（4）配合物离子[Cu（NH₃）₄]²⁺中Cu²⁺提供空轨道的原子、N原子提供孤电子对，N→Cu，故结构式为：，
故答案为：；
（5）①1，3，5，6代表氧原子，2，4代表B原子，2号B形成3个键，则B原子为SP²杂化，4号B形成4个键，则B原子为SP³杂化； B一般是形成3个键，4号B形成4个键，其中1个键很可能就是配位键，配位键存在4号与5号之间．观察模型，可知X^m-是（H₄B₄O₉）^m-，依据化合价H为+1，B为+3，O为-2，可得m=2，
故答案为：sp²杂化、sp³杂化；2；
②钠离子与X^m-形成离子键，结晶水分子间存在氢键和范德华力，
故答案为：BCD．
（6）硼酸和金属镁为原料可制备单质硼，反应生成MgO、硼与水，反应方程式为：2H₃BO₃$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$B₂O₃+3H₂O，B₂O₃+3Mg $\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2B+3MgO，
故答案为：2H₃BO₃$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$B₂O₃+3H₂O；B₂O₃+3Mg $\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2B+3MgO．

点评 本题考查了电子跃迁的本质、原子的核外电子排布式的书写、杂化的应用、电离能、配位键等知识点，注意掌握构造原理书写基态原子核外电子排布式，掌握常见的与电子跃迁有关的现象、掌握杂化理论的应用、配位键的本质是解题的关键，题目难度中等．