Question

10．
I：（1）第三周期元素M的电离能情况如甲图A所示．则M元素的价层电子排布式是3s²
（2）图B折线c（选填“a”、“b”或“c”）可以表达出第ⅣA族元素氢化物的沸点的变化规律．其中点A表示的分子的化学式为H₂O，其沸点较高是因为水分子间可以形成氢键．
（3）COCl₂ 俗称光气，分子中C原子采取sp²杂化成键；其中分子中的共价键含有C（填序号）：
A 2个σ键 1个π键    B 2个键π   C 3个σ键、1个π键
Ⅱ：海水中富含氯元素．
（4）KCl广泛应用于医药和农业，KCl晶体中基态的Cl^-电子排布式为1s²2s²2p⁶3s²3p⁶
（5）下列是IA族的Li、Na、K三种金属元素的电离能

	X	Y	Z
第一电离能（KJ/mol）	526.2	502.8	425.2

则三种金属的氯化物（RCl）的熔点由高到低的顺序为LiCl＞NaCl＞KCl（用化学式回答），原因是随核电荷数增大，阳离子半径增大，晶格能减小，熔点降低
（6）RCl用作有机机合成催化剂，并用于颜料，防腐等工业．R⁺中所有电子正好充满K、L、M 三个电子层，它与Cl^-形成的晶体结构如图乙所示．R的元素符号是Cu，每个Cl^-周围最近的Cl^-12个．已知该晶体密度为1.15 g/cm³，则晶胞中最近的R⁺和Cl^-之间的距离为$\frac{\sqrt{3}}{4}$×$\root{3}{\frac{4×99.5}{1.15×6.02×1{0}^{23}}}$cm（N_A=6.02×10²³/mol，只写出计算表达式即可）

Answer 1

分析 I（1）第三周期元素M的第三电离能剧增，说明最外层电子数为2，故M为Mg；
（2）第ⅣA族元素氢化物为分子晶体，分子之间不存在氢键，相对分子质量越大，沸点越高；氢化物A的沸点为100℃，则A为水，由于水分子之间存在氢键，其沸点比较高；
（3）COCl₂的结构式为，分子中C原子杂化轨道数目为3，单键为σ键，双键含有1个σ键、1个π键；
Ⅱ（4）Cl^-离子核外电子数为18，根据构造原理书写核外电子排布式；
（5）X、Y、Z的价层电子构型为nS¹，处于ⅠA族，自上而下第一电离能减小，故原子序数X＞Y＞Z，它们的氯化物（RCl）属于离子化合物，它们的氯化物（RCl）属于离子化合物，阳离子半径越小，晶格能越大，熔沸点越高；
（6）R⁺中所有电子正好充满K、L、M 三个电子层，则R原子核外电子数为2+8+18+1=29，故R为Cu；
以顶点Cl^-研究，与之最近的Cl^-处于面心，每个顶点为8个晶胞共用，每个面心为两个晶胞共用有；
晶胞中最近的R⁺和Cl^-处于体对角线上，距离为体对角线长的$\frac{1}{4}$，根据均摊法计算晶胞中原子数目，进而计算晶胞质量，再根据V=$\frac{m}{ρ}$计算晶胞体积，晶胞棱长a=$\root{3}{V}$，故R⁺和Cl^-距离=$\frac{1}{4}$×$\sqrt{{3a}^{2}}$=$\frac{\sqrt{3}}{4}$a．

解答 解：I（1）第三周期元素M的第三电离能剧增，说明最外层电子数为2，故M为Mg，价层电子排布式是：3s²，
故答案为：3s²；
（2）第ⅣA族元素氢化物为分子晶体，分子之间不存在氢键，相对分子质量越大，沸点越高，故折线c表示第ⅣA族元素氢化物沸点；氢化物A的沸点为100℃，则A为水，由于水分子之间形成氢键，其沸点比较高，
故答案为：c；H₂O；水分子间可以形成氢键；
（3）COCl₂的结构式为，分子中C原子杂化轨道数目为3，C原子采取sp²杂化，单键为σ键，双键含有1个σ键、1个π键．分子中含有3个σ键、1个π键，
故答案为：sp²；C；
Ⅱ（4）Cl^-离子核外电子数为18，核外电子排布式为1s²2s²2p⁶3s²3p⁶，
故答案为：1s²2s²2p⁶3s²3p⁶；
（5）X、Y、Z的价层电子构型为nS¹，处于ⅠA族，自上而下第一电离能减小，故原子序数X＞Y＞Z，故离子半径X＞Y＞Z，则晶格能LiCl＞NaCl＞KCl，故熔点LiCl＞NaCl＞KCl，
故答案为：LiCl＞NaCl＞KCl；随核电荷数增大，阳离子半径增大，晶格能减小，熔点降低；
（6）R⁺中所有电子正好充满K、L、M 三个电子层，则R原子核外电子数为2+8+18+1=29，故R为Cu；
以顶点Cl^-研究，与之最近的Cl^-处于面心，每个顶点为8个晶胞共用，每个面心为两个晶胞共用，故每个Cl^-周围最近的Cl^- 有$\frac{8×3}{2}$=12个；
晶胞中最近的R⁺和Cl^-处于体对角线上，距离为体对角线长的$\frac{1}{4}$，晶胞中有4个Cu⁺，Cl^-离子数目为8×$\frac{1}{8}$+6×$\frac{1}{2}$=4，故晶胞质量为$\frac{4×99.5}{6.02×1{0}^{23}}$g，该晶体密度为1.15 g/cm³，则晶胞体积为$\frac{4×99.5}{6.02×1{0}^{23}}$g÷1.15 g/cm³=$\frac{4×99.5}{1.15×6.02×1{0}^{23}}$cm³，故晶胞棱长为$\root{3}{\frac{4×99.5}{1.15×6.02×1{0}^{23}}}$cm，R⁺和Cl^-距离=$\frac{\sqrt{3}}{4}$×$\root{3}{\frac{4×99.5}{1.15×6.02×1{0}^{23}}}$cm，
故答案为：Cu；12；$\frac{\sqrt{3}}{4}$×$\root{3}{\frac{4×99.5}{1.15×6.02×1{0}^{23}}}$cm．

点评 本题是对物质结构的考查，涉及核外电子排布、电离能、杂化方式、化学键、氢键、晶体类型与熔沸点、晶胞计算等，（5）中计算为易错点、难度，需要学生具备一定空间想象与数学计算能力，难度中等．