Question

13．輝鉬（MoS₂）在納米電子設(shè)備制造領(lǐng)域比硅或富勒烯（如C₆₀）更有優(yōu)勢．回答下列問題：
（1）鉬位于第五周期VIB族．與鉬相鄰的上一周期同族元素的符號為Cr；該元素基態(tài)原子的電子最后排布的能級為3d，該能級上總的電子數(shù)為5．
（2）碳和硫有關(guān)數(shù)據(jù)如表：

元素	原子半徑	電負(fù)性	第一電離能
C	67pm	2.55	1125.8kJ/mol
S	88pm	2.58	1036.7kJ/mol

①由上述數(shù)據(jù)可以得出，碳元素的非金屬性比硫弱（填“強”或“弱”）．
②寫出能證明該結(jié)論的化學(xué)方程式H₂SO₄+Na₂CO₃=Na₂SO₄+CO₂↑+H₂O．
（3）從不同角度觀察MoS₂的晶體結(jié)構(gòu)如圖1，2，根據(jù)MoS₂的晶體結(jié)構(gòu)回答：

①鉬的配位數(shù)為6．
②Mo與S之間的化學(xué)鍵為AC（填序號）．
A．極性鍵     B．非極性鍵     C．配位鍵    D．金屬鍵     E．范德華力
③輝鉬納米粒子的潤滑性能非常優(yōu)異，其原因是MoS₂具有層狀結(jié)構(gòu)，Mo和S同層間以共價鍵結(jié)合，層與層之間通過范德華力結(jié)合，外力作用層與層易發(fā)生相對滑動．
（4）硅與碳在高溫下反應(yīng)可得到金剛砂（SiC），其結(jié)構(gòu)與金剛石結(jié)構(gòu)相似，若將金剛石晶體中一半的C原子換成Si原子且同種原子不成鍵，則得的金剛砂（SiC）結(jié)構(gòu)．如果我們以一個硅原子為中心，設(shè)SiC晶體中硅原子與其最近的碳原子的最近距離為d，則與硅原子次近的第二層有12個原子，其離中心原子的距離是$\frac{2\sqrt{6}}{3}$d．

Answer 1

分析 （1）鉬位于第五周期VIB族，與鉬相鄰的上一周期同族元素即第四周期VIB族，為鉻元素，符號為Cr，根據(jù)能量最低原理，核外電子在先排4s軌道后排3d軌道，由于半滿結(jié)構(gòu)是一種穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，所以在4s軌道上有1個電子，3d軌道上有5個電子，都是半滿結(jié)構(gòu)，是一種穩(wěn)定結(jié)構(gòu)；
（2）元素的非金屬性越強，電負(fù)性越大，根據(jù)表中的數(shù)據(jù)可判斷，可以根據(jù)最高價含氧酸的酸性強弱加以證明；
（3）①根據(jù)右邊圖判斷每個Mo原子周圍距離最近的S原子數(shù)目；
②提供空軌道和提供孤電子對的原子間易形成配位鍵，配位鍵屬于共價鍵；
③MoS₂結(jié)構(gòu)和石墨相似，根據(jù)石墨結(jié)構(gòu)分析；
（4）距離中心Si最近的第一層的4個C原子，每一個又連接著另外3個Si原子，這12個Si原子平均分布在一個球面上，根據(jù)直角三角形計算正四面體的邊長；

解答 解：（1）鉬位于第五周期VIB族，與鉬相鄰的上一周期同族元素即第四周期VIB族，為鉻元素，符號為Cr，根據(jù)能量最低原理，核外電子在先排4s軌道后排3d軌道，由于半滿結(jié)構(gòu)是一種穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，所以在4s軌道上有1個電子，3d軌道上有5個電子，都是半滿結(jié)構(gòu)，是一種穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，
故答案為：Cr；3d；5；
（2）①元素的非金屬性越強，電負(fù)性越大，根據(jù)表中的數(shù)據(jù)可知，碳的電負(fù)性小于硫，所以碳的非金屬性弱于硫，
故答案為：弱；
②可以根據(jù)最高價含氧酸的酸性強弱加以證明非金屬性的強弱，所以能證明該結(jié)論的化學(xué)方程式為H₂SO₄+Na₂CO₃=Na₂SO₄+CO₂↑+H₂O，
故答案為：H₂SO₄+Na₂CO₃=Na₂SO₄+CO₂↑+H₂O；
（3）①根據(jù)右邊圖知，每個Mo原子周圍距離最近的S原子數(shù)目是6，
故答案為：6；
②提供空軌道和提供孤電子對的原子間易形成配位鍵，配位鍵屬于共價鍵，不同元素之間易形成的配位鍵屬于極性共價鍵，
故選AC；
③MoS₂結(jié)構(gòu)和石墨相似，根據(jù)圖片知，MoS₂具有層狀結(jié)構(gòu)，Mo和S同層間以共價鍵結(jié)合，層與層之間通過范德華力結(jié)合，外力作用層與層易發(fā)生相對滑動，
故答案為：MoS₂具有層狀結(jié)構(gòu)，Mo和S同層間以共價鍵結(jié)合，層與層之間通過范德華力結(jié)合，外力作用層與層易發(fā)生相對滑動；
（4）距離中心Si最近的第一層的4個C原子，每一個又連接著另外3個Si原子，這12個Si原子平均分布在一個球面上，F(xiàn)是C原子，A、B、C、D分別代表一個Si原子，AB、AC、AD、BC、BD、CD的邊長相等，AF、BF的長相等為d，F(xiàn)位于體心上，O位于正三角形BCD的重心上，在正三角形BCD中，BE為三角形BCD的高，則CE為BC的一半，如圖，設(shè)正四面體的邊長為x，CE的長為0.5x，BE=$\sqrt{x{\;}^{2}-（0.5x）{\;}^{2}}$=$\frac{\sqrt{3}}{2}$x，BO與OE的長之比為2：1，則BO的長為 $\frac{\sqrt{3}}{2}$x×$\frac{2}{3}$=$\frac{\sqrt{3}}{3}$x，在三角形ABO中，AO的長=$\sqrt{{x}^{2}-（{\frac{\sqrt{3}}{3}x）}^{2}}$=$\frac{\sqrt{6}}{3}x$，在三角形BFO中，OF的長=$\frac{\sqrt{6}}{3}$x-d=$\sqrt{inlotpf^{2}-（\frac{\sqrt{3}}{3}x）^{2}}$，x=$\frac{2\sqrt{6}}{3}$d，
故答案為：12； $\frac{2\sqrt{6}}{3}$d；

點評 本題考查較綜合，涉及知識點較多，根據(jù)價電子對互斥理論、構(gòu)造原理、電負(fù)性與非金屬性強弱之間的關(guān)系、晶胞的計算方法、元素周期律等來分析解答，注意采用知識遷移的方法來分析問題，難度較大．