Question

【题目】A、B、C、D、E代表前四周期原子序数依次增大的五种元素。A、D同主族且有两种常见化合物DA2和DA3；工业上电解熔融C2A3制取单质C；B、E除最外层均只有2个电子外，其余各层全充满，E位于元素周期表的ds区。回答下列问题：

（1）B、C中第一电离能较大的是_________，基态D原子价电子的轨道表达式为____________。

（2）DA2分子的VSEPR模型是____________。H2A比H2D熔沸点高得多的原因是____________。

（3）实验测得C与氯元素形成化合物的实际组成为C2Cl6，其球棍模型如图所示。已知C2Cl6 在加热时易升华，与过量的NaOH溶液反应可生成Na[C(OH)4]。

① C2Cl6属于____________晶体（填晶体类型），其中C原子的杂化轨道类型为____________杂化。

② [C(OH)4]－中存在的化学键有___________。

（4）工业上制备B的单质是电解熔融B的氯化物，而不是电解BA，原因是_____________。

（5）B、C的氟化物晶格能分别是2957 kJ·mol-1、5492 kJ·mol-1，二者相差很大的原因是____________。

（6）D与E所形成化合物晶体的晶胞如图所示。

① 在该晶胞中，E的配位数为______________。

② 已知该晶胞的密度为ρ g/cm3，则其中两个D原子之间的距离为_________ pm（列出计算式即可）。

Answer 1

【答案】镁（或Mg）平面三角形H2O分子间存在氢键分子sp3极性共价键、配位键（或共价键、配位键）熔融MgCl2能导电，可电解；MgO熔沸点高，电解熔融MgO能耗大Al3+比Mg2+电荷高、半径小，AlF3的晶格能比MgCl2大得多4

【解析】

本题考查元素位置、结构和性质的关系，涉及元素周期律的综合应用，共价键及晶体类型的判断，晶胞等知识，正确推断元素是解本题的关键。A、B、C、D、E代表前四周期原子序数依次增大的五种元素。A、D同主族且有两种常见化合物DA2和DA3，该化合物为SO2和SO3，则A为O元素，D为S元素；工业上电解熔融氧化物（C2A3）制取单质C，则C为铝，工业上电解氧化铝制取金属铝；B、E除最外层均只有2个电子外，其余各层全充满，E位于元素周期表的ds区，则B为Mg元素，E为Zn元素。

（1）根据上述分析，B为Mg元素，C为Al元素，镁的最外层s轨道上有2个电子，处于全充满状态，比相邻元素的第一电离能大，则Mg、Al中第一电离能较大的是Mg；D为S元素，基态原子核外电子排布式为1s22s22p63s23p4，则基态D原子价电子的轨道表达式为。

（2）DA2为SO2，根据价层电子对互斥理论可知，SO2中硫原子含有的孤对电子对数是（6－2×2）÷2＝1，成键电子对数为2，采用sp2杂化，则分子的VSEPR模型是平面三角形。H2A为H2O，H2D为H2S，它们均为分子晶体，但H2O分子间存在氢键，所以水的 熔沸点比H2S的熔沸点高得多。

（3）①C2Cl6是Al2Cl6，根据题意，C2Cl6 在加热时易升华，说明该分子的熔沸点较低，则Al2Cl6属于分子晶体；根据图给球棍模型可知，Al原子形成4个共价单键，则Al原子的杂化轨道类型为sp3杂化。

②[Al(OH)4]-中Al最外层有3个电子，与O原子形成三个极性共价键，Al原子还有一个空轨道，与氧原子的孤对电子形成配位键，所以[Al(OH)4]-中存在的化学键有极性共价键和配位键。

（4）熔融MgCl2能导电，可电解；MgO熔沸点高，电解熔融MgO能耗大，所以工业上制备金属Mg用电解熔融MgCl2的方法，而不是用电解熔融MgO的方法。

（5）B、C的氟化物分别为MgF2、AlF3，因为Al3+比Mg2+电荷高、半径小，所以AlF3的晶格能比MgCl2大得多 。

（6）① 根据如图所示晶胞，E原子位于顶点和面心，面心上的E原子，与它等距离最近的D原子有4个，则在该晶胞中，E的配位数为4。

②根据如图所示晶胞，晶胞中有E原子8×1/8+6×1/2=4，D原子位于四分之一晶胞中的4个小正方体的体心上，一共有4个，设该晶胞的边长为x cm， 已知该晶胞的密度为ρ g/cm3，则晶胞的边长x=cm，其中两个D原子之间的距离为pm。