Question

5．元素及其化合物在生活及生產(chǎn)中有很多重要用途．
Ⅰ．鹵素化學豐富多彩，能形成鹵化物、鹵素互化物、多鹵化物等多種類型的化合物．
（1）擬鹵素如（CN）₂、（SCN）₂、（OCN）₂等與鹵素單質(zhì)結(jié)構(gòu)相似、性質(zhì)相近．已知（CN）₂分子中所有原子都滿足8電子穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，則其分子中σ鍵與π鍵數(shù)目之比為3：4． （SCN）₂對應的酸有兩種，理論上硫氰酸（H-S-C≡N ）的沸點低于異硫氰酸（H-N=C=S）的沸點，其原因是異硫氰酸分子間能形成氫鍵，而硫氰酸不能．
（2）鹵化物RbICl₂在加熱時會分解為晶格能相對較大的鹵化物A和鹵素互化物或鹵素單質(zhì)，A的化學式RbCl．
Ⅱ．SiC、GaN、GaP、GaAs等是人工合成半導體的材料，具有高溫、高頻、大功率和抗輻射的應用性能而成為半導體領域研究熱點．試回答下列問題：
（3）碳的基態(tài)原子L層電子軌道表達式為，砷屬于p區(qū)元素．
（4）N與氫元素可形成一種原子個數(shù)比為1：1的粒子，其式量為60，經(jīng)測定該粒子中有一正四面體構(gòu)型，判斷該粒子中存在的化學鍵ABC
A．配位鍵          B．極性共價鍵          C．非極性共價鍵         D．氫鍵
（5）CaC₂晶體的晶胞結(jié)構(gòu)與NaCl晶體的相似（如圖1所示），但CaC₂晶體中含有的啞鈴形C₂^2-的存在，使晶胞沿一個方向拉長．CaC₂晶體中1個Ca²⁺周圍距離最近的C₂^2-數(shù)目為4．
Ⅲ．A、B、C為原子序數(shù)依次遞增的前四周期的元素，A的第一電離能介于鎂和硫兩元素之間，A單質(zhì)晶體的晶胞結(jié)構(gòu)如圖2所示． B的價電子排布為（n+1）sⁿ（n+1）pⁿ⁺²，C位于位于元素周期表的ds區(qū)，其基態(tài)原子不存在不成對電子．B與C所形成化合物晶體的晶胞如圖3所示．

（6）A單質(zhì)晶體屬于原子晶體（填晶體類型）
（7）B與C所形成化合物晶體的化學式ZnS．

Answer 1

分析 （1）擬鹵素如（CN）₂、（SCN）₂、（OCN）₂等與鹵素單質(zhì)結(jié)構(gòu)相似、性質(zhì)相近．已知（CN）₂分子中所有原子都滿足8電子穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，C原子形成四個共用電子對、N原子形成三個共用電子對；能形成分子間氫鍵的物質(zhì)熔沸點較高，異硫氰酸分子間可形成氫鍵，而硫氰酸不能形成分子間氫鍵；
（2）RbICl₂加熱時會分解為晶格能相對較大的鹵化物A和鹵素互化物或鹵素單質(zhì)，利用半徑來分析晶格能相對較大的鹵化物；
（3）碳原子的L層有4個電子；s區(qū)的外圍電子排布為ns^x（氦除外），包含第ⅠA、ⅡA族元素，
p區(qū)的外圍電子排布為ns²np^x（包含氦氦元素，氦除外），包含ⅢA～ⅦA族元素與零族元素，
ds區(qū)的外圍電子排布為nd¹⁰（n+1）s^x，包含ⅠB、ⅡB元素，
d區(qū)的外圍電子排布為nd^x （n+1）s^y，x不等于10，包含ⅢB～ⅦB族元素與第Ⅷ族元素，
f區(qū)外圍電子排布為（n-2）f^1～14 ns^1～2，包括鑭系和錒系，據(jù)此判斷；
（4）N與氫元素可形成一種原子個數(shù)比為1：1的粒子，其式量為60，則分子式為N₄H₄，經(jīng)測定該粒子中有一正四面體構(gòu)型，活潑金屬和活潑非金屬元素之間易形成離子鍵、非金屬元素之間易形成共價鍵，不同非金屬元素之間易形成極性共價鍵，同種非金屬元素之間易形成非極性共價鍵；
（5）根據(jù)圖知，以最中心鈣離子為例，判斷鈣離子配位數(shù)；
（6）A的第一電離能介于鎂和硫兩元素之間，形成晶體結(jié)構(gòu)可知為硅．

解答 解：（1）擬鹵素如（CN）₂、（SCN）₂、（OCN）₂等與鹵素單質(zhì)結(jié)構(gòu)相似、性質(zhì)相近．已知（CN）₂分子中所有原子都滿足8電子穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，C原子形成四個共用電子對、N原子形成三個共用電子對，（ CN）₂結(jié)構(gòu)式為N≡C-C≡N，每個分子中含有4個π鍵，3個σ鍵，則其分子中σ鍵與π鍵數(shù)目之比為3：4；能形成分子間氫鍵的物質(zhì)熔沸點較高，異硫氰酸分子間可形成氫鍵，而硫氰酸不能形成分子間氫鍵，所以異硫氰酸熔沸點高于硫氰酸，
故答案為：3：4；異硫氰酸分子間可形成氫鍵，而硫氰酸不能；
（2）RbICl₂加熱時會分解為晶格能相對大的鹵化物A和鹵素互化物或鹵素單質(zhì)，氯離子的半徑小于碘離子的半徑，則RbCl的離子鍵長小于RbI的離子鍵長，則RbCl的晶格能較大，則A為RbCl，故答案為：RbCl；
故答案為：RbCl；
（3）碳原子的L層有4個電子，2個在2S上，2個在2P上，且自旋相同，碳的基態(tài)原子L層電子軌道表達式為，砷原子的外圍電子排布為ns²np^x
故答案為：；p； 
（4）氮原子之間形成非極性鍵，氮原子和氫原子之間形成極性鍵，氫原子和氮原子之間形成配位鍵，
故答案為：ABC；
（5）根據(jù)圖知，以最中心鈣離子為例，CaC₂晶體中1個Ca²⁺周圍距離最近的C₂^2-數(shù)目為4，故答案為：4；
（6）A、B、C為原子序數(shù)依次遞增的前四周期的元素，A的第一電離能介于鎂和硫兩元素之間，A單質(zhì)晶體的晶胞結(jié)構(gòu)如圖2所示分析可知，A為硅形成的晶體，屬于原子晶體，
故答案為：原子； 
（7）B的價電子排布為（n+1）sⁿ（n+1）pⁿ⁺²，有三個電子層，外層為6個電子，B為S原子，C位于元素周期表的ds區(qū)，其基態(tài)原子不存在不成對電子，判斷為Zn原子，B與C所形成化合物晶體的化學式為：ZnS，
故答案為：ZnS．

點評 本題考查物質(zhì)結(jié)構(gòu)和性質(zhì)，為高頻考點，涉及晶胞計算、化學鍵判斷、氫鍵等知識點，明確物質(zhì)結(jié)構(gòu)、極性鍵和非極性鍵概念區(qū)別、原子結(jié)構(gòu)等知識點是解本題關鍵，注意：配位鍵屬于共價鍵，氫鍵屬于分子間作用力，題目難度不大．