Question

12．（1）用軌道示意圖表示Fe³⁺的價電子排布．
（2）某主族元素的電離能（電子伏特）如下：

I1	I2	I3	I4	I5	I6	I7
14.5	29.6	47.4	77.5	97.9	551.9	666.8

，判斷該元素處于VA族；
（3）若AB_n的中心原子A上沒有未用于形成共價鍵的孤對電子，運用價層電子對互斥模型，下列說法正確的是C（填字母）．
A．若n=2，則分子的立體構型為V形
B．若n=3，則分子的立體構型為三角錐形
C．若n=4，則分子的立體構型為正四面體形
D．以上說法都不正確
（4）臭氧分子的結構如圖1，呈V型，鍵角116.5°．請回答：
①臭氧與氧氣的關系是同素異形體．
②下列分子與臭氧分子的結構最相似的是C（填字母）．
A．H₂O　　　　B．CO₂　　　　　C．SO₂ D．BeCl₂
③臭氧分子是否為極性分子是（填“是”或“否”）．
（5）在短周期元素中，由三種元素組成的既有離子鍵又有共價鍵和配位鍵，且陰、陽離子所含電子數相差8個，該物質的電子式．
（6）金屬鈦為六方最密堆積結構，測得鈦的原子半徑為r，晶胞結構如圖2所示，求該晶胞的邊長a=2r，b=$\frac{4\sqrt{6}}{3}$r（用含r的代數式表示）

Answer 1

分析 （1）Fe³⁺的價電子為3d⁵，根據洪特規(guī)則和保利不相容原理畫軌道示意圖；
（2）該元素第六電離能劇增，則元素原子最外層電子數為5；
（3）若n=2，則分子的立體構型為直線形，若n=3，則分子的立體構型為平面三角形，若n=4，則分子的立體構型為正四面體形；
（4）①O₂和O₃都是由氧元素形成的不同單質，互為同素異形體；
②O₃為V形結構，根據分子中中心原子的價層電子對數判斷分子的空間構型；
③分子中正負電荷中心不重合，這樣的分子為極性分子；分子中正負電荷的重心重合，則為非極性分子；
（5）由三種非金屬元素形成的荔枝化合物，且含有共價鍵，應為銨鹽，陰、陽離子所含電子數相差8個，應為NH₄Cl；
（6）上底面棱上的原子相鄰，可以得出長a=2r，內部原子與上底面、及下底面3個原子相鄰且均形成正四面體結構，高b為正四面體高的2倍，正四面體的棱長為2r，則正四面體側面高為2r×$\frac{\sqrt{3}}{2}$=$\sqrt{3}$r，底面中心到邊的距離為$\sqrt{3}$r×$\frac{1}{3}$，再利用勾股定理計算正四面體的高．

解答 解：（1）Fe³⁺的價電子為3d⁵，根據洪特規(guī)則和保利不相容原理，則軌道示意圖為，故答案為：；
（2）該元素第六電離能劇增，則元素原子最外層電子數為5，處于VA族，故答案為：VA；
（3）根據價層電子對互斥理論知，若AB_n型分子的中心原子A上沒有未用于形成共價鍵的孤對電子，若n=2，則分子的立體構型為直線形，若n=3，則分子的立體構型為平面三角形，若n=4，則分子的立體構型為正四面體形，故選：C；
（4）①O₂和O₃都是由氧元素形成的不同單質，互為同素異形體，故答案為：同素異形體；
②二氧化碳、BeCl₂為直線型，水為V形結構，但不存在大π鍵，在臭氧O₃中，中心的氧原子以sp²雜化，與兩旁的配位氧原子鍵合生成兩個σ鍵，使O₃分子呈折線形，在三個氧原子之間還存在著一個垂直于分子平面的大π鍵，這個離域的π鍵是由中心的氧原子提供兩個p電子、另外兩個配位氧原子各提供一個p電子形成的，SO₂分子呈“V”字形結構，其成鍵方式與O₃類似，S原子sp²雜化，S原子和兩側的氧原子除以σ鍵結合以外，還形成一個三中心四電子的大π鍵，故選：C；
③O₃中的中心O原子為sp²雜化，理想模型為平面三角形，分子構型為V型，而且O₃形成的是三中心四電子大π鍵，空間構型不對稱．正負電荷重心不重合，所以是極性分子，故答案為：是；
（5）由三種非金屬元素形成的荔枝化合物，且含有共價鍵，應為銨鹽，陰、陽離子所含電子數相差8個，應為氯化銨，化學式為NH₄Cl，電子式為，故答案為：；
（6）上底面棱上的原子相鄰，可以得出長a=2r，內部原子與上底面、及下底面3個原子相鄰且均形成正四面體結構，高b為正四面體高的2倍，正四面體的棱長為2r，則正四面體側面高為2r×$\frac{\sqrt{3}}{2}$=$\sqrt{3}$r，底面中心到邊的距離為$\sqrt{3}$r×$\frac{1}{3}$，由勾股定理可知正四面體的高為$\sqrt{（\sqrt{3}r）^{2}-（\frac{\sqrt{3}}{3}r）^{2}}$=$\frac{2\sqrt{6}}{3}$r，故b=2×$\frac{2\sqrt{6}}{3}$r=$\frac{4\sqrt{6}}{3}$r，故答案為：2r；$\frac{4\sqrt{6}}{3}$r．

點評 本題是對物質結構的考查，涉及核外電子排布、電離能、空間構型、晶胞計算等，需要學生具備一定的空間想象與計算能力，題目難度較大．