Question

2．有A、B、C、D、E五種原子序數(shù)增大的元素，只有一種為金屬．A、B、C均為第二周期緊鄰元素，其第一電離能順序?yàn)锽＞C＞A；B與D同主族；E為第4周期副族元素，其價(jià)層電子為全滿．
（1）E元素的名稱為鋅，該元素基態(tài)原子的價(jià)電子排布式為3d¹⁰4s² ．
（2）B與D分別與氫形成最簡單氫化物沸點(diǎn)高低順序?yàn)镹H₃＞PH₃（用化學(xué)式表示）；原因NH₃分子間存在氫鍵．
（3）A、B、C三種元素分別與氫形成化合物中的M-M（M代表A、B、C）單鍵的鍵能如表：

氫化物	HxA-AHx	HmB-BHm	HnC-CHn
鍵能（kJ．mol-1	346	247	207

上述三種氫化物中，A、B、C元素原子的雜化方式有1種；請解釋上表中三種氫化物M-M單鍵的鍵能依次下降的原因乙烷中的碳原子沒有孤電子對，肼中的氮原子有1對孤對電子，過氧化氫中的氧原子有兩對孤對電子，孤對電子數(shù)越多斥力越大，形成的化學(xué)鍵越不穩(wěn)定，鍵能越�。�
（4）D與氯形成的化合物DC1₅，加壓條件下148℃液化，發(fā)生完全電離得到一種能夠?qū)щ姷娜垠w，測定D-Cl鍵長為198pm和206pm兩種，該熔體中含有一種正四面體結(jié)構(gòu)的陽離子，請寫出該條件下DC1₅電離的電離方程式2PCl₅=PCl₆^-+PCl₄⁺；該熔體中陰離子的空間構(gòu)型為正八面體．
（5）E與C形成的化合物晶體結(jié)構(gòu)有四種，其中一種與金剛石類似，金剛石晶體結(jié)構(gòu)如圖所示，該晶體的化學(xué)式為ZnO（用元素符號(hào)表示）；該晶胞的棱長為apm 則該晶體的密度為$\frac{324×1{0}^{30}}{{a}^{3}{N}_{A}}$g/cm³．

Answer 1

分析 有A、B、C、D、E五種原子序數(shù)增大的元素，只有一種為金屬，A、B、C均為第二周期緊鄰元素，其第一電離能順序?yàn)锽＞C＞A，則A、B、C分別是C、N、O元素；B與D同主族，則D為P元素；E為第4周期副族元素，其價(jià)層電子為全滿，則為Zn元素；
（1）E為Zn元素，其原子核外3d、4s電子為其價(jià)電子；
（2）B與D分別與氫形成最簡單氫化物分別是NH₃和PH₃，含有氫鍵的氫化物熔沸點(diǎn)高于不含氫鍵的氫化物；
（3）這幾種氫化物中每個(gè)M原子價(jià)層電子對個(gè)數(shù)都是4，所以其雜化方式相同；排斥力：孤電子對與孤電子對＞孤電子對與成鍵電子對＞成鍵電子對與成鍵電子對，排斥力越大，形成的化學(xué)鍵越不穩(wěn)定；
（4）D與氯形成的化合物DC1₅，加壓條件下148℃液化，發(fā)生完全電離得到一種能夠?qū)щ姷娜垠w，測定D-Cl鍵長為198pm和206pm兩種，該熔體中含有一種正四面體結(jié)構(gòu)的陽離子，該陽離子應(yīng)該為PCl₄⁺，生成的陰離子為PCl₆^-，利用價(jià)層電子對互斥理論判斷該陰離子空間構(gòu)型；
（5）該晶胞中Zn原子個(gè)數(shù)=4、O原子個(gè)數(shù)=8×$\frac{1}{8}$+6×$\frac{1}{2}$=4，根據(jù)原子個(gè)數(shù)比確定化學(xué)式；
該晶胞體積=（a×10^-10 ）³cm³，晶胞密度=$\frac{\frac{M}{{N}_{A}}×4}{V}$．

解答 解：有A、B、C、D、E五種原子序數(shù)增大的元素，只有一種為金屬，A、B、C均為第二周期緊鄰元素，其第一電離能順序?yàn)锽＞C＞A，則A、B、C分別是C、N、O元素；B與D同主族，則D為P元素；E為第4周期副族元素，其價(jià)層電子為全滿，則為Zn元素；
（1）E為Zn元素，其原子核外3d、4s電子為其價(jià)電子，其價(jià)電子排布式為3d¹⁰4s² ，
故答案為：鋅；3d¹⁰4s² ；
（2）B與D分別與氫形成最簡單氫化物分別是NH₃和PH₃，含有氫鍵的氫化物熔沸點(diǎn)高于不含氫鍵的氫化物，NH₃中含有氫鍵、PH₃中不含氫鍵，所以熔沸點(diǎn)NH₃＞PH₃，
故答案為：NH₃＞PH₃；NH₃分子間存在氫鍵；
（3）這幾種氫化物中每個(gè)M原子價(jià)層電子對個(gè)數(shù)都是4，所以其雜化方式相同，則雜化方式為一種；排斥力：孤電子對與孤電子對＞孤電子對與成鍵電子對＞成鍵電子對與成鍵電子對，排斥力越大，形成的化學(xué)鍵越不穩(wěn)定，乙烷中的碳原子沒有孤電子對，肼中的氮原子有1對孤對電子，過氧化氫中的氧原子有兩對孤對電子，孤對電子數(shù)越多斥力越大，形成的化學(xué)鍵越不穩(wěn)定，鍵能越小，
故答案為：1；乙烷中的碳原子沒有孤電子對，肼中的氮原子有1對孤對電子，過氧化氫中的氧原子有兩對孤對電子，孤對電子數(shù)越多斥力越大，形成的化學(xué)鍵越不穩(wěn)定，鍵能越小；
（4）D與氯形成的化合物DC1₅，加壓條件下148℃液化，發(fā)生完全電離得到一種能夠?qū)щ姷娜垠w，測定D-Cl鍵長為198pm和206pm兩種，該熔體中含有一種正四面體結(jié)構(gòu)的陽離子，該陽離子應(yīng)該為PCl₄⁺，生成的陰離子為PCl₆^-，其電離方程式為2PCl₅=PCl₆^-+PCl₄⁺，
該陰離子中P原子價(jià)層電子對個(gè)數(shù)=6+$\frac{5+1-6×1}{2}$=6，所以為正八面體；
故答案為：2PCl₅=PCl₆^-+PCl₄⁺；正八面體；
（5）該晶胞中Zn原子個(gè)數(shù)=4、O原子個(gè)數(shù)=8×$\frac{1}{8}$+6×$\frac{1}{2}$=4，根據(jù)原子個(gè)數(shù)比確定化學(xué)式為ZnO；
該晶胞體積=（a×10^-10 ）³cm³，晶胞密度=$\frac{\frac{M}{{N}_{A}}×4}{V}$=$\frac{\frac{81}{{N}_{A}}×4}{（a×1{0}^{-10}）^{3}}$g/cm³=$\frac{324×1{0}^{30}}{{a}^{3}{N}_{A}}$g/cm³，
故答案為：ZnO；$\frac{324×1{0}^{30}}{{a}^{3}{N}_{A}}$．

點(diǎn)評 本題考查物質(zhì)結(jié)構(gòu)和性質(zhì)，為高頻考點(diǎn)，涉及晶胞計(jì)算、微�？臻g構(gòu)型判斷、氫鍵等知識(shí)點(diǎn)，側(cè)重考查學(xué)生分析、計(jì)算及空間想象能力，注意（5）中單位換算，為易錯(cuò)點(diǎn)．