Question

7．決定物質(zhì)性質(zhì)的重要因素是物質(zhì)結(jié)構(gòu)．請(qǐng)回答下列問(wèn)題：
（1）已知A和B為第三周期元素，其原子的第一至第四電離能如表所示：

電離能/kJ•mol-1	I1	I2	I3	I4
A	578	1817	2745	11578
B	738	1451	7733	10540

A通常顯+3價(jià)，A的電負(fù)性＞B的電負(fù)性（填“＞”、“＜”或“=”）；
（2）紫外光的光子所具有的能量約為399kJ•mol^-1．根據(jù)下表有關(guān)蛋白質(zhì)分子中重要化學(xué)鍵的信息，說(shuō)明人體長(zhǎng)時(shí)間照射紫外光后皮膚易受傷害的原因紫外光具有的能量比蛋白質(zhì)分子中主要化學(xué)鍵C-C、C-N、C-S的鍵能都大，紫外光的能量足以使這些化學(xué)鍵斷裂，從而破壞蛋白質(zhì)分子；組成蛋白質(zhì)的最簡(jiǎn)單的氨基酸中的碳原子雜化類型是sp²、sp³；

共價(jià)鍵	C-C	C-N	C-S
鍵能/kJ•mol-1	347	305	259

（3）實(shí)驗(yàn)證明：KCl、MgO、CaO、TiN這4種晶體的結(jié)構(gòu)與NaCl晶體結(jié)構(gòu)相似（如圖所示），已知3種離子晶體的晶格能數(shù)據(jù)如表：

離子晶體	NaCl	KCl	CaO
晶格能/kJ•mol-1	786	715	3401

則該4種離子晶體（不包括NaCl）熔點(diǎn)從高到低的順序是：TiN＞MgO＞CaO＞KCl；
其中MgO晶體中一個(gè)Mg²⁺周圍和它最鄰近且等距離的Mg²⁺有12個(gè)；
（4）[LiC₆₀]PF₆與NaCl具有類似的晶胞結(jié)構(gòu)（[LiC₆₀]⁺表示1個(gè)Li⁺位于1個(gè)C₆₀內(nèi)部）．[LiC₆₀]PF₆晶體中包含的化學(xué)鍵有BCD（填字母）；
A．金屬鍵         B．離子鍵         C．極性鍵   D．非極性鍵       E．范德華力
已知[LiC₆₀]PF₆晶體晶胞邊長(zhǎng)為a nm，計(jì)算[LiC₆₀]PF₆晶體的密度為$\frac{3488}{（a×1{0}^{-7}）^{3}{N}_{A}}$g/cm³（用含a、N_A的式子表示）．

Answer 1

分析 （1）A和B為第三周期元素，根據(jù)其電離能知，A第三電離能和第四電離能相差較大，說(shuō)明A最外層有3個(gè)電子，為Al元素；B第二電離能和第三電離能相差較大，說(shuō)明B原子最外層有2個(gè)電子，為Mg元素；
主族元素最高正化合價(jià)與其族序數(shù)相等但O、F元素除外；同一周期元素，元素電負(fù)性隨著原子序數(shù)增大而增大；
（2）光子能量大于C-C、C-N、C-S鍵的鍵能，從而導(dǎo)致這些化學(xué)鍵易斷裂；根據(jù)價(jià)層電子對(duì)互斥理論確定碳原子雜化類型；
（3）離子晶體中晶格能越大其熔沸點(diǎn)越高，晶格能與電荷成正比、與半徑成反比；根據(jù)氯化鈉中鈉離子配位數(shù)確定MgO中鎂離子配位數(shù)；
（4）同種非金屬元素以形成非極性共價(jià)鍵、不同非金屬元素易形成極性共價(jià)鍵、陰陽(yáng)離子之間易形成離子鍵，含有空軌道和含有孤電子對(duì)的原子之間易形成配位鍵；
根據(jù)氯化鈉晶胞知，該晶胞中（[LiC₆₀]⁺、PF₆^-個(gè)數(shù)都是4，邊長(zhǎng)anm=a×10^-7cm，體積為（a×10^-7）³cm³，密度$ρ=\frac{m}{M}$．

解答 解：（1）A和B為第三周期元素，根據(jù)其電離能知，A第三電離能和第四電離能相差較大，說(shuō)明A最外層有3個(gè)電子，為Al元素；B第二電離能和第三電離能相差較大，說(shuō)明B原子最外層有2個(gè)電子，為Mg元素；
主族元素最高正化合價(jià)與其族序數(shù)相等但O、F元素除外，所以A通常顯+3價(jià)；同一周期元素，元素電負(fù)性隨著原子序數(shù)增大而增大，所以電負(fù)性Mg＜Al，
故答案為：+3；＞；
（2）光子能量大于C-C、C-N、C-S鍵的鍵能，紫外光的能量足以使這些化學(xué)鍵斷裂，從而破壞蛋白質(zhì)分子；
蛋白質(zhì)分子中部分碳原子價(jià)層電子對(duì)個(gè)數(shù)是3、部分是4，價(jià)層電子對(duì)個(gè)數(shù)是3的碳原子采用sp²雜化、價(jià)層電子對(duì)個(gè)數(shù)是4的原子采用sp³雜化，故答案為：紫外光具有的能量比蛋白質(zhì)分子中主要化學(xué)鍵C-C、C-N、C-S的鍵能都大，紫外光的能量足以使這些化學(xué)鍵斷裂，從而破壞蛋白質(zhì)分子；sp²、sp³；
（3）離子晶體中晶格能越大其熔沸點(diǎn)越高，晶格能與電荷成正比、與半徑成反比，晶格能大小順序是TiN＞MgO＞CaO＞KCl，所以這幾種晶體熔沸點(diǎn)高低順序是TiN＞MgO＞CaO＞KCl；
氯化鈉晶胞中鈉離子周圍最近且距離相等的鈉離子個(gè)數(shù)是3×8×$\frac{1}{2}$=12，根據(jù)氯化鈉晶胞結(jié)構(gòu)知，MgO晶體中一個(gè)Mg²⁺周圍和它最鄰近且等距離的Mg²⁺有12個(gè)；
故答案為：TiN＞MgO＞CaO＞KCl；12；
（4）同種非金屬元素以形成非極性共價(jià)鍵、不同非金屬元素易形成極性共價(jià)鍵、陰陽(yáng)離子之間易形成離子鍵，含有空軌道和含有孤電子對(duì)的原子之間易形成配位鍵，該化學(xué)式中C-C之間存在非極性鍵、P-B之間存在極性鍵、陰陽(yáng)離子之間存在離子鍵；
根據(jù)氯化鈉晶胞知，該晶胞中（[LiC₆₀]⁺、PF₆^-個(gè)數(shù)都是4，邊長(zhǎng)anm=a×10^-7cm，體積為（a×10^-7）³cm³，密度$ρ=\frac{m}{M}$=$\frac{\frac{M}{{N}_{A}}×4}{V}$=$\frac{\frac{872}{{N}_{A}}×4}{（a×1{0}^{-7}）^{3}}$g/cm³=$\frac{3488}{（a×1{0}^{-7}）^{3}{N}_{A}}$g/cm³，
故答案為：BCD；$\frac{3488}{（a×1{0}^{-7}）^{3}{N}_{A}}$．

點(diǎn)評(píng) 本題考查晶胞計(jì)算、原子雜化、晶格能、電離能等知識(shí)點(diǎn)，為高考高頻點(diǎn)，側(cè)重考查學(xué)生分析計(jì)算能力，難點(diǎn)是晶胞計(jì)算，知道計(jì)算密度時(shí)$\frac{M}{{N}_{A}}$的含義是解（4）題關(guān)鍵，題目難度中等．