Question

7．决定物质性质的重要因素是物质结构．请回答下列问题：
（1）已知A和B为第三周期元素，其原子的第一至第四电离能如表所示：

电离能/kJ•mol-1	I1	I2	I3	I4
A	578	1817	2745	11578
B	738	1451	7733	10540

A通常显+3价，A的电负性＞B的电负性（填“＞”、“＜”或“=”）；
（2）紫外光的光子所具有的能量约为399kJ•mol^-1．根据下表有关蛋白质分子中重要化学键的信息，说明人体长时间照射紫外光后皮肤易受伤害的原因紫外光具有的能量比蛋白质分子中主要化学键C-C、C-N、C-S的键能都大，紫外光的能量足以使这些化学键断裂，从而破坏蛋白质分子；组成蛋白质的最简单的氨基酸中的碳原子杂化类型是sp²、sp³；

共价键	C-C	C-N	C-S
键能/kJ•mol-1	347	305	259

（3）实验证明：KCl、MgO、CaO、TiN这4种晶体的结构与NaCl晶体结构相似（如图所示），已知3种离子晶体的晶格能数据如表：

离子晶体	NaCl	KCl	CaO
晶格能/kJ•mol-1	786	715	3401

则该4种离子晶体（不包括NaCl）熔点从高到低的顺序是：TiN＞MgO＞CaO＞KCl；
其中MgO晶体中一个Mg²⁺周围和它最邻近且等距离的Mg²⁺有12个；
（4）[LiC₆₀]PF₆与NaCl具有类似的晶胞结构（[LiC₆₀]⁺表示1个Li⁺位于1个C₆₀内部）．[LiC₆₀]PF₆晶体中包含的化学键有BCD（填字母）；
A．金属键         B．离子键         C．极性键   D．非极性键       E．范德华力
已知[LiC₆₀]PF₆晶体晶胞边长为a nm，计算[LiC₆₀]PF₆晶体的密度为$\frac{3488}{（a×1{0}^{-7}）^{3}{N}_{A}}$g/cm³（用含a、N_A的式子表示）．

Answer 1

分析 （1）A和B为第三周期元素，根据其电离能知，A第三电离能和第四电离能相差较大，说明A最外层有3个电子，为Al元素；B第二电离能和第三电离能相差较大，说明B原子最外层有2个电子，为Mg元素；
主族元素最高正化合价与其族序数相等但O、F元素除外；同一周期元素，元素电负性随着原子序数增大而增大；
（2）光子能量大于C-C、C-N、C-S键的键能，从而导致这些化学键易断裂；根据价层电子对互斥理论确定碳原子杂化类型；
（3）离子晶体中晶格能越大其熔沸点越高，晶格能与电荷成正比、与半径成反比；根据氯化钠中钠离子配位数确定MgO中镁离子配位数；
（4）同种非金属元素以形成非极性共价键、不同非金属元素易形成极性共价键、阴阳离子之间易形成离子键，含有空轨道和含有孤电子对的原子之间易形成配位键；
根据氯化钠晶胞知，该晶胞中（[LiC₆₀]⁺、PF₆^-个数都是4，边长anm=a×10^-7cm，体积为（a×10^-7）³cm³，密度$ρ=\frac{m}{M}$．

解答 解：（1）A和B为第三周期元素，根据其电离能知，A第三电离能和第四电离能相差较大，说明A最外层有3个电子，为Al元素；B第二电离能和第三电离能相差较大，说明B原子最外层有2个电子，为Mg元素；
主族元素最高正化合价与其族序数相等但O、F元素除外，所以A通常显+3价；同一周期元素，元素电负性随着原子序数增大而增大，所以电负性Mg＜Al，
故答案为：+3；＞；
（2）光子能量大于C-C、C-N、C-S键的键能，紫外光的能量足以使这些化学键断裂，从而破坏蛋白质分子；
蛋白质分子中部分碳原子价层电子对个数是3、部分是4，价层电子对个数是3的碳原子采用sp²杂化、价层电子对个数是4的原子采用sp³杂化，故答案为：紫外光具有的能量比蛋白质分子中主要化学键C-C、C-N、C-S的键能都大，紫外光的能量足以使这些化学键断裂，从而破坏蛋白质分子；sp²、sp³；
（3）离子晶体中晶格能越大其熔沸点越高，晶格能与电荷成正比、与半径成反比，晶格能大小顺序是TiN＞MgO＞CaO＞KCl，所以这几种晶体熔沸点高低顺序是TiN＞MgO＞CaO＞KCl；
氯化钠晶胞中钠离子周围最近且距离相等的钠离子个数是3×8×$\frac{1}{2}$=12，根据氯化钠晶胞结构知，MgO晶体中一个Mg²⁺周围和它最邻近且等距离的Mg²⁺有12个；
故答案为：TiN＞MgO＞CaO＞KCl；12；
（4）同种非金属元素以形成非极性共价键、不同非金属元素易形成极性共价键、阴阳离子之间易形成离子键，含有空轨道和含有孤电子对的原子之间易形成配位键，该化学式中C-C之间存在非极性键、P-B之间存在极性键、阴阳离子之间存在离子键；
根据氯化钠晶胞知，该晶胞中（[LiC₆₀]⁺、PF₆^-个数都是4，边长anm=a×10^-7cm，体积为（a×10^-7）³cm³，密度$ρ=\frac{m}{M}$=$\frac{\frac{M}{{N}_{A}}×4}{V}$=$\frac{\frac{872}{{N}_{A}}×4}{（a×1{0}^{-7}）^{3}}$g/cm³=$\frac{3488}{（a×1{0}^{-7}）^{3}{N}_{A}}$g/cm³，
故答案为：BCD；$\frac{3488}{（a×1{0}^{-7}）^{3}{N}_{A}}$．

点评 本题考查晶胞计算、原子杂化、晶格能、电离能等知识点，为高考高频点，侧重考查学生分析计算能力，难点是晶胞计算，知道计算密度时$\frac{M}{{N}_{A}}$的含义是解（4）题关键，题目难度中等．