Question

10．（1）A和B單質(zhì)燃燒時(shí)均放出大量熱，可用作燃料．已知A和B為短周期元素，其原子的第一至第四電離能如表所示：

電離能（KJ/mol）	I1	I2	I3	I4
A	932	1821	15390	21771
B	738	1451	7733	10540

根據(jù)上述信息，寫出B的基態(tài)原子核外電子排布式1s²2s²2p⁶3s²，預(yù)測(cè)A和氯元素形成的簡(jiǎn)單分子空間構(gòu)型為直線型．
（2）鈷（Co）可形成分子式均為Co（NH₃）₅BrSO₄的兩種配合物，往其中一種配合物的溶液中加入AgNO₃溶液時(shí)，無(wú)明顯現(xiàn)象，往其溶液中加BaCl₂溶液時(shí)若，產(chǎn)生白色沉淀，則該配合物的化學(xué)式為[Co（Br）（NH₃）₅]SO₄，中心離子的配位數(shù)為6．
（3）參考下表中的物質(zhì)熔點(diǎn)回答下列問(wèn)題

物質(zhì)	NaF	NaCl	NaBr	NaI	NaCl	KCl	RbCl	CsCl
熔點(diǎn)（℃）	995	801	755	651	801	776	715	646

根據(jù)上表數(shù)據(jù)解釋鈉的鹵化物及堿金屬的氯化物的熔點(diǎn)變化規(guī)律隨陰陽(yáng)離子的半徑增大，熔降低點(diǎn)．
（4）C₆₀可用作儲(chǔ)氫材料．C₆₀的結(jié)構(gòu)如圖1．已知金剛石中的C-C的鍵長(zhǎng)為154.45pm，C₆₀中C-C鍵長(zhǎng)為145～140pm，有同學(xué)據(jù)此認(rèn)為C₆₀的熔點(diǎn)高于金剛石，你認(rèn)為是否正確不正確，并闡述理由C₆₀是分子晶體，熔化時(shí)不需破壞化學(xué)鍵．科學(xué)家把C₆₀和鉀摻雜在一起制造了一種富勒烯化合物，其晶胞如圖2所示，該物質(zhì)在低溫時(shí)是一種超導(dǎo)體，該物質(zhì)的K原子和C₆₀分子的個(gè)數(shù)比為3：1．
σ
（5）三聚氰胺分子的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式如圖3，則其中氮原子軌道雜化類型是sp²、sp³，l mol三聚氰胺分子中含15molσ鍵．
（6）碳化硅的晶胞與金剛石的晶胞相似如圖4，設(shè)晶胞邊長(zhǎng)為a cm，碳原子直徑為b cm，硅原子直徑為c cm，則該晶胞的空間利用率為$\frac{2π（^{3}+{c}^{3}）}{3{a}^{3}}$×100%．（用含a、b、c的式子表示）．

Answer 1

分析 （1）由表中電離能可知，二者第三電離能都劇增，原子最外層電子數(shù)為2，都為短周期元素，A和B單質(zhì)燃燒時(shí)均放出大量熱，可用作燃料，同主族自上而下第一電離能降低，故A為鈹、B為Mg，鎂是12號(hào)元素，BeCl₂分子中Be的成2個(gè)σ鍵，雜化軌道數(shù)為2，采取sp雜化，沒(méi)有孤對(duì)電子對(duì)；
（2）配合物由內(nèi)界和外界組成，配合物溶于水發(fā)生電離生成內(nèi)界離子（絡(luò)離子）和外界離子，加入AgNO₃溶液時(shí)，無(wú)明顯現(xiàn)象，說(shuō)明溴離子為配合物的內(nèi)界配體，加BaCl₂溶液時(shí)若，產(chǎn)生白色沉淀，說(shuō)明硫酸根離子為外界離子，據(jù)此書寫配離子化學(xué)式，根據(jù)配體的數(shù)目可確定中心離子的配位數(shù)；
（3）離子晶體中離子的半徑越小，離子鍵強(qiáng)度越大，熔點(diǎn)越高，所以鈉的鹵化物及堿金屬的氯化物的熔點(diǎn)與鹵離子及堿金屬離子的半徑有關(guān)，隨著半徑的增大，熔點(diǎn)逐漸降低；
（4）分子晶體的熔點(diǎn)與共價(jià)鍵的鍵能無(wú)關(guān)，與分子間作用力有關(guān)，根據(jù)晶胞的結(jié)構(gòu)，利用均攤法計(jì)算出每個(gè)晶胞結(jié)構(gòu)各離子的個(gè)數(shù)；
（5）根據(jù)三聚氰胺分子中氮原子成鍵特點(diǎn)判斷雜化方式，每個(gè)共價(jià)鍵中有且僅有一個(gè)是σ鍵，據(jù)此判斷σ鍵的數(shù)目；
（6）根據(jù)均攤法計(jì)算晶胞中C、Si原子數(shù)目，進(jìn)而計(jì)算晶胞中含有C、Si原子總體積，計(jì)算晶胞的體積，晶胞的空間利用率=$\frac{晶胞中C、Si原子總體積}{晶胞體積}$×100%．

解答 解：（1）由表中電離能可知，二者第三電離能都劇增，原子最外層電子數(shù)為2，都為短周期元素，同主族自上而下第一電離能降低，故A為鈹、B為Mg，鎂的基態(tài)原子核外電子排布式為1s²2s²2p⁶3s²，BeCl₂分子中Be的成2個(gè)σ鍵，雜化軌道數(shù)為2，采取sp雜化，沒(méi)有孤對(duì)電子對(duì)，為直線型，
故答案為：1s²2s²2p⁶3s²；直線型；
（2）配合物由內(nèi)界和外界組成，配合物溶于水發(fā)生電離生成內(nèi)界離子（絡(luò)離子）和外界離子，加入AgNO₃溶液時(shí)，無(wú)明顯現(xiàn)象，說(shuō)明溴離子為配合物的內(nèi)界配體，加BaCl₂溶液時(shí)若，產(chǎn)生白色沉淀，說(shuō)明硫酸根離子為外界離子，所以該配合物的化學(xué)式為[Co（Br）（NH₃）₅]SO₄，根據(jù)配體的數(shù)目可知中心離子的配位數(shù)為6，
故答案為：[Co（Br）（NH₃）₅]SO₄；6；
（3）離子晶體中離子的半徑越小，離子鍵強(qiáng)度越大，熔點(diǎn)越高，所以鈉的鹵化物及堿金屬的氯化物的熔點(diǎn)與鹵離子及堿金屬離子的半徑有關(guān)，隨著半徑的增大，熔點(diǎn)逐漸降低；
故答案為：隨陰陽(yáng)離子的半徑增大，熔降低點(diǎn)；
（4）盡管C₆₀中C-C鍵的鍵能可能大于金剛石，但其熔化時(shí)并不破壞化學(xué)鍵，因此比較鍵能沒(méi)有意義，根據(jù)晶胞的結(jié)構(gòu)，利用均攤法可知，在晶胞中K原子和C₆₀分子的個(gè)數(shù)比為$\frac{12}{2}$：（$8×\frac{1}{8}$+1）=3：1，
故答案：不正確，C₆₀是分子晶體，熔化時(shí)不需破壞化學(xué)鍵；3：1；
（5）三聚氰胺分子中處于環(huán)上的N原子成3個(gè)σ鍵，沒(méi)有孤電子對(duì)，采取sp²雜化，氨基中N原子成2個(gè)σ鍵，含有1對(duì)孤電子對(duì)，N原子采取sp3雜化，單鍵為σ鍵，雙鍵含有1個(gè)σ鍵、1個(gè)π鍵，故1個(gè)三聚氰胺分子含有15個(gè)σ鍵，則1mol三聚氰胺分子中σ鍵的數(shù)目為15N_A，
故答案為：sp²、sp³；15；
（6）根據(jù)均攤法計(jì)算晶胞中C原子數(shù)目=8×$\frac{1}{8}$+6×$\frac{1}{2}$=4、Si原子數(shù)目=4，晶胞邊長(zhǎng)為a cm，則晶胞體積為a³cm³，碳原子直徑為b cm，則晶胞中C原子總體積=4×$\frac{4}{3}$×π×（ $\frac{1}{2}$b）³cm³=$\frac{2}{3}$πb³cm³，硅原子直徑為c cm，則晶胞中Si原子總體積=4×$\frac{4}{3}$×π×（ $\frac{1}{2}$c）³cm³=$\frac{2}{3}$πc³cm³，故晶胞中C、Si原子總體積=$\frac{2}{3}$πb³cm³+$\frac{2}{3}$πb³cm³=$\frac{2}{3}$π（b³+c³）cm³，故晶胞的空間利用率=$\frac{\frac{2}{3}π（^{3}+{c}^{3}）}{{a}^{3}}$×100%=$\frac{2π（^{3}+{c}^{3}）}{3{a}^{3}}$×100%，
故答案為：$\frac{2π（^{3}+{c}^{3}）}{3{a}^{3}}$×100%．

點(diǎn)評(píng) 本題是對(duì)物質(zhì)結(jié)構(gòu)的考查，涉及核外電子排布規(guī)律、分子結(jié)構(gòu)與性質(zhì)、雜化軌道、晶胞計(jì)算、空間利用率的計(jì)算等，需要學(xué)生具有一定的空間想象與數(shù)學(xué)計(jì)算能力，難度中等．