Question

下表標出的是元素周期表的一部分元素，用化學符號回答下列問題：

（1）B、G、E、Z元素的電負性由大到小的順序是

 

．
（2）第一電離能介于A、C之間的第二周期元素有

 

種．AZ₃和CZ₃中心原子的雜化方式分別為

 

和

 

．現(xiàn)已合成了含A和C兩種元素的功能材料，圖1為其晶胞結(jié)構(gòu)示意圖．根據(jù)每個晶胞中含有原子的個數(shù)比確定

 

該材料的化學式為

 

，1mol該物質(zhì)中含有的共價鍵為

 

mol；該物質(zhì)中含有配位鍵，形成配位鍵的電子由

 

原子提供．
（3）下列晶體結(jié)構(gòu)示意圖2中（●代表陽離子，○代表陰離子），能表示FZ晶體的結(jié)構(gòu)是

 

（選填右邊兩圖的字母編號a或b），如其

1

8

晶胞的邊長為a cm，則其密度可以表示為

 

．在IE₂的晶胞中，陽離子的配位數(shù)是

 

．

（4）M是常見的金屬，M原子的價層電子排布圖：

 

．M原子在三維空間以面心立方最密堆積的方式形成晶體，晶體中M原子的空間利用率是

 

；MZ₂溶于水時，稀溶液顯藍色，濃溶液顯綠色．其顯藍色時是由于形成另一種四配位二價陽離子〔M（H₂O）₄〕²⁺，其顯綠色時則是形成四配位二價陰離子，該離子的化學式為

 

．
（5）X、Y為同一主族的短周期金屬元素．依據(jù)下表逐級電離能數(shù)據(jù)，判斷X位于周期表中的

 

區(qū)，X、Y哪種金屬更容易與水或者酸置換出H₂？

 

．

電離能/kJ?mol-1	I1	I2	I3	I4
X	932	1 821	15 390	21 771
Y	738	1 451	7 733	10 540

Answer 1

考點：晶胞的計算,元素周期律和元素周期表的綜合應(yīng)用

專題：元素周期律與元素周期表專題,化學鍵與晶體結(jié)構(gòu)

分析：由元素在周期表中位置，可知A為硼、B為碳、C為氮、D為氧、E為氟、F為Na、G為Si、Z為Cl、I為Ca、M為Cu．
（1）非金屬性越強，電負性越大；
（2）同周期自左而右第一電離能呈增大趨勢，原子各軌道處于半滿、全面、全空時，能量較低，第一電離能高于同周期相鄰元素；
計算BCl₃和NCl₃中B、N原子價層電子對數(shù)，確定其雜化方式；
根據(jù)均攤法計算晶胞中B、N原子數(shù)目，確定原子數(shù)目之比與化學式，由晶胞圖可知，每個B原子與周圍4個N原子形成4個B-N鍵；N原子有孤電子對，提供電子形成配位鍵；
（3）NaCl晶體中離子配位數(shù)為6，為圖2中的a圖，利用均攤法計算晶胞的質(zhì)量，

1

8

晶胞的邊長為a cm，則晶胞棱長為2a cm，晶胞體積為（2a cm）³=8a³ cm³，再根據(jù)ρ=

m

V

計算晶胞密度；
在CaF₂的晶胞中，每個鈣離子周圍有8個氟離子；
（4）Cu原子的價層電子排布式為3d¹⁰4s¹，據(jù)此畫出價層電子排布圖；
Cu原子在三維空間以面心立方最密堆積的方式形成晶體，令Cu原子半徑為r，根據(jù)均攤法計算晶胞中Cu原子數(shù)目，進而計算Cu原子總體積，每一個面中面心Cu原子與頂點原子相鄰，故晶胞棱長=

2

2

×4r=2

2

r，進而計算晶胞體積，空間利用率=

Cu原子總體積

晶胞體積

×100%；
CuCl₂溶于水時，稀溶液顯藍色，濃溶液顯綠色．其顯藍色時是由于形成另一種四配位二價陽離子〔Cu（H₂O）₄〕²⁺，其顯綠色時則是形成四配位二價陰離子，應(yīng)是Cu²⁺離子與Cl^-離子形成的配離子；
（5）由表中數(shù)據(jù)可知，X、Y元素的第三電離能都劇增，故表現(xiàn)+2價，為第ⅡA族元素，Y的第一電離能比X的小，故X為Be元素，Y為Mg元素．

解答： 解：由元素在周期表中位置，可知A為硼、B為碳、C為氮、D為氧、E為氟、F為Na、G為Si、Z為Cl、I為Ca、M為Cu．
（1）非金屬性F＞Cl＞C＞Si，非金屬性越強，電負性越大，故電負性：F＞Cl＞C＞Si，故答案為：F＞Cl＞C＞Si；
（2）同周期自左而右第一電離能呈增大趨勢，N原子2p軌道容納3個電子，為半滿穩(wěn)定狀態(tài)，能量較低，第一電離能高于同周期相鄰元素，故上述元素中，第一電離能：F＞N＞O＞C＞B，介于B與N元素之間的有2種；
BCl₃中B原子價層電子對數(shù)=3+

3-1×3

2

=3，B原子原子采取sp²雜化方式，NCl₃中N原子價層電子對數(shù)=3+

5-1×3

2

=4，N原子原子采取sp³雜化方式；
由原子半徑可知，大球為B原子，小球為N原子，晶胞中B原子數(shù)目=1+8×

1

8

=2、N原子數(shù)目=1+4×

1

4

=2，晶胞中B、N原子數(shù)目之比為1：1，化學式為BN，由晶胞圖可知，每個B原子與周圍4個N原子形成4個B-N鍵，1mol該物質(zhì)中含有的共價鍵為4mol；N原子有孤電子對，提供電子形成配位鍵，
故答案為：2；sp²；sp³；1：1；BN；4；N；
（3）NaCl晶體中離子配位數(shù)為6，為圖2中的a圖，晶胞中鈉離子數(shù)目=氯離子數(shù)目=1+12×

1

4

=4，晶胞質(zhì)量=

4×58.5g

NA

，

1

8

晶胞的邊長為a cm，則晶胞棱長為2a cm，晶胞體積為（2a cm）³=8a³ cm³，故晶胞密度=

4×58.5g NA

8a3cm3

=

117

NAa3

g/cm³；
在CaF₂的晶胞中，每個鈣離子周圍有8個氟離子，配位數(shù)為8；
故答案為：a；

117

NAa3

g/cm³；8；
（4）Cu原子的價層電子排布式為3d¹⁰4s¹，價層電子排布圖為；
Cu原子在三維空間以面心立方最密堆積的方式形成晶體，晶胞中Cu原子數(shù)目=8×

1

8

+6×

1

2

=4，令Cu原子半徑為r，Cu原子總體積=4×

4

3

×3.14×r³，每一個面中面心Cu原子與頂點原子相鄰，故晶胞棱長=

2

2

×4r=2

2

r，晶胞體積=（2

2

r）³=16

2

r³，空間利用率=

4× 4 3 ×3.14×r3

16 2 r3

×100%=74%；
CuCl₂溶于水時，稀溶液顯藍色，濃溶液顯綠色．其顯藍色時是由于形成另一種四配位二價陽離子〔Cu（H₂O）₄〕²⁺，其顯綠色時則是形成四配位二價陰離子，應(yīng)是Cu²⁺離子與Cl^-離子形成的配離子，該配離子為：[CuCl₄]^2-，
故答案為：；74%；[CuCl₄]^2-；
（5）由表中數(shù)據(jù)可知，X、Y元素的第三電離能都劇增，故表現(xiàn)+2價，為第ⅡA族元素，Y的第一電離能比X的小，故X為Be元素，Y為Mg元素，均位于s區(qū)，金屬性Mg＞Be，故Mg更容易與水或者酸置換出H₂，
故答案為：s；Mg．

點評：本題是對物質(zhì)結(jié)構(gòu)的考查，涉及元素周期表、電負性、電離能、雜化軌道、核外電子排布、晶胞計算、配合物等，比較全面考查物質(zhì)結(jié)構(gòu)主干知識，需要學生具備扎實的基礎(chǔ)，晶胞計算為易錯點，注意掌握同周期中第一電離能異常原因以及電離能與化合價關(guān)系，難度較大．