Question

化學-選修物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)
I、元素的電負性和原子半徑一樣，也是元素的一種基本性質(zhì)．

元素	Al	B	Be	C	Cl	F	Li	O	S
電負性	1.5	2.0	1.5	2.5	2.8	4.0	1.0	3.5	2.5

試結(jié)合元素周期律知識判斷：某化合物分子中含有S-N鍵，你認為該共用電子對偏向于

 

原子（填元素符號）．
II、德國和美國科學家首先制出由20個碳原子組成的
空心籠狀分子C₂₀，該籠狀結(jié)構(gòu)是由許多正五邊形構(gòu)成如圖．
請回答：C₂₀分子共有

 

個正五邊形，共有

 

條棱邊，
III、Q、R、X、Y、Z為前20號元素中的五種，Q的低價氧化物與X單質(zhì)分子的電子總數(shù)相等，R與Q同族，Y和Z的離子與Ar原子的電子結(jié)構(gòu)相同且Y的原子序數(shù)小于Z．
Q分別與Y、Z形成的共價化合物的化學式是

 

，其雜化軌道類型分別是

 

和

 

；Q與Y形成的分子屬于

 

分子（填“極性”或“非極性”）．

Answer 1

考點：晶胞的計算,元素電離能、電負性的含義及應用,判斷簡單分子或離子的構(gòu)型,極性分子和非極性分子,原子軌道雜化方式及雜化類型判斷

專題：原子組成與結(jié)構(gòu)專題,化學鍵與晶體結(jié)構(gòu)

分析：Ⅰ．根據(jù)電負性在元素周期表中的遞變規(guī)律判斷；
Ⅱ．利用均攤法分析晶體結(jié)構(gòu)；
Ⅲ．由于Q分別與Y、Z形成共價化合物，則Y、Z可能為非金屬元素，又Y、Z的離子與Ar原子的電子結(jié)構(gòu)相同且Y的原子序數(shù)小于Z，則Y、Z分別為S、Cl元素；前20號元素中有低價氧化物的Q元素為C元素，Q的低價氧化物CO的電子總數(shù)為14，等于X單質(zhì)分子的電子總數(shù)，則X為N元素，以此解答該題．

解答： 解：Ⅰ．同周期元素的原子半徑越小，電負性越大，則N＞C，又C=S，則N＞S，該共用電子對偏向于N，
故答案為：N；
II．解法一：從分子結(jié)構(gòu)示意圖可以看出，在C₂₀分子內(nèi)每個碳原子與另外3個碳原子成鍵，因此，C₂₀分子鍵總數(shù)=20×3×

1

2

（因為2個原子形成一個鍵），也即C₂₀分子中共有30條棱邊（因為化學鍵總數(shù)=多面體棱邊總數(shù)）．從數(shù)學角度，多面體棱邊數(shù)=多面體面數(shù)×每個面的棱邊數(shù)×

1

2

（因為2個面共用一條棱邊），設正五邊形的個數(shù)為x，則有：30=x×5×

1

2

，所以，正五邊形的個數(shù)為12．
實際上C₂₀與C₆₀都屬于碳的同素異形體，應屬于分子晶體．
解法二：設C₂₀分子中含x個正五邊形，通過觀察圖形可知，每一個頂點為三個正五邊形共用，則每個正五邊形占有該頂點的

1

3

，因此，每個正五邊形占有碳原子數(shù)為5×

1

3

個，這個基本結(jié)構(gòu)單元的碳原子數(shù)為x×5×

1

3

=20，因此，C₂₀分子中含有正五邊形個數(shù)x=12；每一條邊為兩個正五邊形共用，每個正五邊形只占有這條邊的，故C-C鍵的數(shù)目為12×5×

1

2

=30個，即C₂₀分子中共有30條棱邊．故答案為：12；30；
III．由于Q分別與Y、Z形成共價化合物，則Y、Z可能為非金屬元素，又Y、Z的離子與Ar原子的電子結(jié)構(gòu)相同且Y的原子序數(shù)小于Z，則Y、Z分別為S、Cl元素；前20號元素中有低價氧化物的Q元素為C元素，Q的低價氧化物CO的電子總數(shù)為14，等于X單質(zhì)分子的電子總數(shù)，則X為N元素，
C與S、Cl形成的化合物分別為CS₂、CCl₄，CS₂的結(jié)構(gòu)式為S=C=S，C為sp雜化，CCl₄形成4個δ鍵，C為sp³雜化，為正四面體結(jié)構(gòu)，正負電荷重心重疊，為非極性分子，
故答案為：CS₂、CCl₄；sp和sp³；非極性．

點評：本題考查較為綜合，設計晶胞的計算，電負性的比較以及雜化類型的判斷，題目難度較大，該題中易錯點為Ⅱ，解答時注意利用均攤法結(jié)合數(shù)學知識分析晶體的結(jié)構(gòu)．