Question

9．[化學--選修3物質(zhì)結構與性質(zhì)]
A、B、C、D、E、F、G是前四周期原子序數(shù)依次增大的七種元素．A原子的L電子層的p能級上有一個空軌道；B的原子的2p軌道上有1個電子的自旋方向與其它電子的自旋方向相反；C的基態(tài)原子外圍電子排布式為3s²；D是海水中除氫、氧元素外含量最多的元素；E和F在周期表中既處于同一周期又位于同一族，原子序數(shù)相差2．G的原子最外層只有一個電子．根據(jù)信息回答下列問題：
（1）D有多種含氧酸根，DO₃^-的空間構型為三角錐形．
A、B與氫元素形成的化合物H₄A₂B₂，分子中A原子的雜化方式為sp²、sp³．
（2）F與AB能形成揮發(fā)性液體F（AB）₅，則其屬于分子晶體．某種含E化合物的晶胞如圖1所示，其中小球代表E原子，大球代表硫原子，則其化學式為FeS₂．
（3）CB晶體晶胞結構為NaCl型，則其陰陽離子的配位數(shù)均為6．
（4）在單質(zhì)G的催化作用下，乙醇可被空氣氧化為乙醛，乙醛分子中H-C-O的鍵角大于乙醇分子中的H-C-O的鍵角．（填“大于”、“等于”或“小于”）
（5）G⁺在酸性溶液中不穩(wěn)定，可發(fā)生歧化反應生成G²⁺和G，但GO在高溫下會分解成G₂O，試從結構角度解釋高溫下GO為何會生成G₂OCu⁺價電子為3d¹⁰為全充滿結構更穩(wěn)定．
（6）G₃N的晶胞結構如圖2所示，G⁺半徑為a pm，N^3-半徑為b pm，G₃N的密度$\frac{103×1{0}^{30}}{4{N}_{A}（{a+b）}^{3}}$g/cm³．（阿伏加德羅為常數(shù)用N_A表示）

Answer 1

分析 A、B、C、D、E、F、G是前四周期原子序數(shù)依次增大的七種元素，A原子的L電子層的p能級上有一個空軌道，則A為C，B的原子的2p軌道上有1個電子的自旋方向與其它電子的自旋方向相反，則B為O，C的基態(tài)原子外圍電子排布式為3s²，則C為Mg，D是海水中除氫、氧元素外含量最多的元素，則D為Na，E和F在周期表中既處于同一周期又位于同一族，原子序數(shù)相差2，則E為Fe，F(xiàn)為Ni，G的原子最外層只有一個電子，原子序數(shù)大于鎳，則G為Cu，據(jù)此解答．

解答 解：A、B、C、D、E、F、G是前四周期原子序數(shù)依次增大的七種元素，A原子的L電子層的p能級上有一個空軌道，則A為C，B的原子的2p軌道上有1個電子的自旋方向與其它電子的自旋方向相反，則B為O，C的基態(tài)原子外圍電子排布式為3s²，則C為Mg，D是海水中除氫、氧元素外含量最多的元素，則D為Cl，E和F在周期表中既處于同一周期又位于同一族，原子序數(shù)相差2，則E為Fe，F(xiàn)為Ni，G的原子最外層只有一個電子，原子序數(shù)大于鎳，則G為Cu，
（1）D為Cl，ClO₃^-中氯原子的價層電子對數(shù)為$\frac{7+1}{2}$=4，有一對孤電子對，所以ClO₃^-空間構型為三角錐形，A、B與氫元素形成的化合物H₄C₂O₂，即該物質(zhì)為甲酸甲酯或乙酸，甲基中碳原子按sp³雜化，有碳氧雙鍵的碳原子按sp²雜化，所以分子中C原子的雜化方式為sp²、sp³，
故答案為：三角錐形；sp²、sp³；
（2）Ni與AB能形成揮發(fā)性液體Ni（CO）₅，即其沸點較你，所以則Ni（CO）₅屬于分子晶體．某種含F(xiàn)e化合物的晶胞如圖1所示，其中小球代表Fe原子，大球代表硫原子，根據(jù)均攤法可知，晶胞中含有鐵原子數(shù)為8×$\frac{1}{8}+6×\frac{1}{2}$=4，硫原子數(shù)為$12×\frac{1}{4}×2$+2=8，所以其化學式為FeS₂，
故答案為：分子；FeS₂；
（3）MgO晶體晶胞結構為NaCl型，根據(jù)氯化鈉的晶胞結構可知，其陰陽離子的配位數(shù)均為6，
故答案為：6；
（4）乙醛分子碳原子按sp²雜化，而乙醇中碳原子按sp³雜化，所以乙醛中H-C-O的鍵角大于乙醇分子中的H-C-O的鍵角，
故答案為：大于；
（5）Cu⁺價電子為3d¹⁰為全充滿結構更穩(wěn)定，Cu²⁺價電子為3d⁹為未充滿結構，不如3d¹⁰穩(wěn)定，所以高溫下CuO為何會生成Cu₂O，
故答案為：Cu⁺價電子為3d¹⁰為全充滿結構更穩(wěn)定；
（6）Cu₃N的晶胞結構如圖2所示，Cu⁺半徑為a pm，N^3-半徑為b pm，則晶胞的邊長為（2a+2b）pm，晶胞中含有氮原子數(shù)為$8×\frac{1}{8}$=1，銅原子數(shù)為$12×\frac{1}{4}$=3，所以Cu₃N的密度為$\frac{\frac{206}{{N}_{A}}}{（2apm+2bpm）^{3}}$=$\frac{103×1{0}^{30}}{4{N}_{A}（{a+b）}^{3}}$ g/cm³，
故答案為：$\frac{103×1{0}^{30}}{4{N}_{A}（{a+b）}^{3}}$．

點評 本題是對物質(zhì)結構的考查，涉及原子的雜化軌道、分子結構、晶體類型與性質(zhì)、晶胞結構與計算等，（6）中晶胞計算為易錯點、難點，需要學生具有一定的空間想象與計算能力，難點中等．