Question

18．物質結構與性質包括原子、分子和晶體結構與性質三大內(nèi)容．請回答下列問題：
（1）寫出基態(tài)Fe原子的電子排布圖；第ⅦA族元素原子外圍電子排布通式為ns²np⁵．
（2）在Al、N、O三種元素中，第一電離能由大到小的排序是N＞O＞Al；原子半徑最大的元素和離子半徑最大的元素所組成的物質是AlN（填化學式）．
（3）已知幾種元素的電負性如下表：

H	B	C	N	O	F
2.18	2.04	2.55	3.04	3.44	3.98
		Si	P	S	Cl
		1.90	2.19	2.58	3.16

①在上表所列的元素中，在氫化物中H元素化合價顯負價的是SiH₄、B₂H₆（填簡單氫化物的分子式）．
②B₃N₃H₆與苯互為等電子體，其結構式為，能發(fā)生加成反應、取代反應（填有機反應類型）．
③NF₃在微電子工業(yè)中可作為一種優(yōu)良的等離子蝕刻氣體，其結構與NH₃相似，但熔沸點比NH₃低很多，其原因是氨分子間能形成氫鍵，且極性比NF₃強，而NF₃分子間不能形成氫鍵．

	氨	三氟化氮
VSEPR模  型
熔點/℃	-77.7	-206.8
沸點/℃	-33.5	-129.0

④金剛砂（SiC）硬度僅次于金剛石，可用作砂紙、砂輪的磨料，其晶胞（立方體）如圖：則硅原子的雜化類型為sp³，其密度為$\frac{160}{{N}_{A}•{a}^{3}}$g/cm³（以含a的代數(shù)式表示）．

Answer 1

分析 （1）Fe原子核外電子排布式為1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁶4s²，結合泡利原理、洪特規(guī)則畫出核外電子排布圖；第ⅦA族元素原子外圍電子為7，分別處于ns、np能級中；
（2）在Al、N、O三種元素中，Al為金屬元素，第一電離能最小，而N原子2p軌道為半滿穩(wěn)定狀態(tài)，能量較低，第一電離能高于氧元素的；三元素中原子半徑最大的元素為Al，離子半徑最大的元素為N元素；
（3）①電負性越大，對鍵合電子吸引越大，化合物中電負性大的元素表現(xiàn)負化合價；
②B₃N₃H₆與苯互為等電子體，二者結構與性質相似；
③氨分子間能形成氫鍵，且極性比NF₃強，而NF₃分子間不能形成氫鍵；
④Si原子與周圍4個C原子形成4個鍵，雜化軌道數(shù)目為4，根據(jù)均攤法計算晶胞中Si、C原子數(shù)目，表示出晶胞質量，再根據(jù)ρ=$\frac{m}{V}$計算晶體密度．

解答 解：（1）Fe原子核外電子排布式為1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁶4s²，核外電子排布圖為：，第ⅦA族元素原子外圍電子為7，外圍電子排布通式為：，
故答案為：；ns²np⁵；
（2）在Al、N、O三種元素中，Al為金屬元素，第一電離能最小，而N原子2p軌道為半滿穩(wěn)定狀態(tài)，能量較低，第一電離能高于氧元素的，第一電離能由大到小的排序是：N＞O＞Al，
三元素中原子半徑最大的元素為Al，離子半徑最大的元素為N元素，二者組成的物質為AlN，
故答案為：N＞O＞Al；AlN；
（3）①電負性越大，對鍵合電子吸引越大，化合物中電負性大的元素表現(xiàn)負化合價，表中H的電負性大于Si、B的，故簡單氫化物中H元素表現(xiàn)負化合價為：SiH₄、B₂H₆，
故答案為：SiH₄、B₂H₆；
②B₃N₃H₆與苯互為等電子體，二者結構與性質相似，故B₃N₃H₆的結構式為：，可以發(fā)生加成反應、取代反應，
故答案為：；加成反應、取代反應；
③氨分子間能形成氫鍵，且極性比NF₃強，而NF₃分子間不能形成氫鍵，故NF₃熔沸點比NH₃低很多，
故答案為：氨分子間能形成氫鍵，且極性比NF₃強，而NF₃分子間不能形成氫鍵；
④Si原子與周圍4個C原子形成4個鍵，雜化軌道數(shù)目為4，硅原子的雜化類型為sp³，
晶胞中Si原子處于晶胞內(nèi)部，Si原子數(shù)目為4，碳原子處于晶胞頂點與面心，晶胞中C原子數(shù)目為8×$\frac{1}{8}$+6×$\frac{1}{2}$=4，則晶胞質量為4×$\frac{12+28}{{N}_{A}}$g，晶胞棱長為a cm，則晶體密度為4×$\frac{12+28}{{N}_{A}}$g÷（a cm）³=$\frac{160}{{N}_{A}•{a}^{3}}$g/cm³，
故答案為：sp³；$\frac{160}{{N}_{A}•{a}^{3}}$g/cm³．

點評 本題是對物質結構與性質的考查，涉及核外電子排布、電離能、電負性、等電子體、分子結構與性質、雜化方式判斷、晶胞計算等，注意氫鍵對物質性質的影響，理解同周期主族元素中第一電離能異常原因．