Question

【題目】A、B、C、D、E代表前四周期原子序數(shù)依次增大的五種元素。A、D同主族且有兩種常見化合物DA2和DA3；工業(yè)上電解熔融C2A3制取單質(zhì)C；B、E除最外層均只有2個(gè)電子外，其余各層全充滿，E位于元素周期表的ds區(qū)。回答下列問題：

（1）B、C中第一電離能較大的是_________，基態(tài)D原子價(jià)電子的軌道表達(dá)式為____________。

（2）DA2分子的VSEPR模型是____________。H2A比H2D熔沸點(diǎn)高得多的原因是____________。

（3）實(shí)驗(yàn)測得C與氯元素形成化合物的實(shí)際組成為C2Cl6，其球棍模型如圖所示。已知C2Cl6 在加熱時(shí)易升華，與過量的NaOH溶液反應(yīng)可生成Na[C(OH)4]。

① C2Cl6屬于____________晶體（填晶體類型），其中C原子的雜化軌道類型為____________雜化。

② [C(OH)4]－中存在的化學(xué)鍵有___________。

（4）工業(yè)上制備B的單質(zhì)是電解熔融B的氯化物，而不是電解BA，原因是_____________。

（5）B、C的氟化物晶格能分別是2957 kJ·mol-1、5492 kJ·mol-1，二者相差很大的原因是____________。

（6）D與E所形成化合物晶體的晶胞如圖所示。

① 在該晶胞中，E的配位數(shù)為______________。

② 已知該晶胞的密度為ρ g/cm3，則其中兩個(gè)D原子之間的距離為_________ pm（列出計(jì)算式即可）。

Answer 1

【答案】鎂（或Mg）平面三角形H2O分子間存在氫鍵分子sp3極性共價(jià)鍵、配位鍵（或共價(jià)鍵、配位鍵）熔融MgCl2能導(dǎo)電，可電解；MgO熔沸點(diǎn)高，電解熔融MgO能耗大Al3+比Mg2+電荷高、半徑小，AlF3的晶格能比MgCl2大得多4

【解析】

本題考查元素位置、結(jié)構(gòu)和性質(zhì)的關(guān)系，涉及元素周期律的綜合應(yīng)用，共價(jià)鍵及晶體類型的判斷，晶胞等知識，正確推斷元素是解本題的關(guān)鍵。A、B、C、D、E代表前四周期原子序數(shù)依次增大的五種元素。A、D同主族且有兩種常見化合物DA2和DA3，該化合物為SO2和SO3，則A為O元素，D為S元素；工業(yè)上電解熔融氧化物（C2A3）制取單質(zhì)C，則C為鋁，工業(yè)上電解氧化鋁制取金屬鋁；B、E除最外層均只有2個(gè)電子外，其余各層全充滿，E位于元素周期表的ds區(qū)，則B為Mg元素，E為Zn元素。

（1）根據(jù)上述分析，B為Mg元素，C為Al元素，鎂的最外層s軌道上有2個(gè)電子，處于全充滿狀態(tài)，比相鄰元素的第一電離能大，則Mg、Al中第一電離能較大的是Mg；D為S元素，基態(tài)原子核外電子排布式為1s22s22p63s23p4，則基態(tài)D原子價(jià)電子的軌道表達(dá)式為。

（2）DA2為SO2，根據(jù)價(jià)層電子對互斥理論可知，SO2中硫原子含有的孤對電子對數(shù)是（6－2×2）÷2＝1，成鍵電子對數(shù)為2，采用sp2雜化，則分子的VSEPR模型是平面三角形。H2A為H2O，H2D為H2S，它們均為分子晶體，但H2O分子間存在氫鍵，所以水的 熔沸點(diǎn)比H2S的熔沸點(diǎn)高得多。

（3）①C2Cl6是Al2Cl6，根據(jù)題意，C2Cl6 在加熱時(shí)易升華，說明該分子的熔沸點(diǎn)較低，則Al2Cl6屬于分子晶體；根據(jù)圖給球棍模型可知，Al原子形成4個(gè)共價(jià)單鍵，則Al原子的雜化軌道類型為sp3雜化。

②[Al(OH)4]-中Al最外層有3個(gè)電子，與O原子形成三個(gè)極性共價(jià)鍵，Al原子還有一個(gè)空軌道，與氧原子的孤對電子形成配位鍵，所以[Al(OH)4]-中存在的化學(xué)鍵有極性共價(jià)鍵和配位鍵。

（4）熔融MgCl2能導(dǎo)電，可電解；MgO熔沸點(diǎn)高，電解熔融MgO能耗大，所以工業(yè)上制備金屬M(fèi)g用電解熔融MgCl2的方法，而不是用電解熔融MgO的方法。

（5）B、C的氟化物分別為MgF2、AlF3，因?yàn)锳l3+比Mg2+電荷高、半徑小，所以AlF3的晶格能比MgCl2大得多 。

（6）① 根據(jù)如圖所示晶胞，E原子位于頂點(diǎn)和面心，面心上的E原子，與它等距離最近的D原子有4個(gè)，則在該晶胞中，E的配位數(shù)為4。

②根據(jù)如圖所示晶胞，晶胞中有E原子8×1/8+6×1/2=4，D原子位于四分之一晶胞中的4個(gè)小正方體的體心上，一共有4個(gè)，設(shè)該晶胞的邊長為x cm， 已知該晶胞的密度為ρ g/cm3，則晶胞的邊長x=cm，其中兩個(gè)D原子之間的距離為pm。