Question

16．研究物質的微觀結構，有助于人們理解物質變化的本質．請回答下列問題：
（1）O、Si、N元素的電負性由大到小的順序是O＞N＞Si．C₆₀和金剛石都是碳的同素異形體，二者中熔點較高的是金剛石．
（2）化合物A （H₃BNH₃）是一種潛在的儲氫材料，它可由六元環(huán)狀化合物（HB=NH）₃通過
3CH₄+2（HB=NH）₃+6H₂O→3CO₂+6H₃BNH₃制得．下列有關的敘述不正確的是A．（填標號）
A．反應前后碳原子的軌道雜化類型不變
B．CH₄、H₂O、CO₂分子空間構型分別是：正四面體形、V形、直線形
C．第一電離能：N＞O＞C＞B
D．化合物A中存在配位鍵
（3）過渡金屬離子與水分子形成的配合物是否有顏色，與其d軌道的電子排布有關．一般地，若為d ⁰或d¹⁰排布時無顏色；若為d¹～d⁹排布時有顏色；如²⁺顯藍色．據(jù)此判斷25號元素Mn形成的絡合離子[Mn（H₂O）₆]²⁺有（填“有”或“無”）顏色．
（4）H-C≡C-COOH分子內含有的σ鍵、π鍵的個數(shù)依次為6、3，其中碳原子的雜化方式為sp和sp²．
（5）CO可以與金屬鐵形成配合物分子Fe（CO）₅．Fe（CO）₅在一定條件下發(fā)生分解反應：Fe（CO）₅（s）=Fe（s）+5CO（g），反應過程中，斷裂的化學鍵只有配位鍵，則形成的化學鍵類型是金屬鍵．
（6）某元素的原子的M能層為全充滿狀態(tài)，且N層電子只有一種運動狀態(tài)，其單質晶體中微粒的堆積方式是圖中丙（選填“甲”、“乙”或“丙”）； 若該晶體中晶胞的邊長為acm，則該晶體的密度為$\frac{256}{{a}^{3}{N}_{A}}$g/cm³（寫出含a的表達式，用N_A表示阿伏加德羅常數(shù)）．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)元素的電負性在周期表中的遞變規(guī)律以及晶體的類型與熔沸點的關系解答該題；
（2）A．由CH₄變?yōu)镃O₂，碳原子雜化類型由sp³轉化為sp；
B．CH₄為正四面體，H₂O分子的空間結構為V形，CO₂的空間結構為直線形；
C．同一周期元素中，元素的第一電離能隨著原子序數(shù)的增大而呈增大趨勢，但第IIA族、第VA族元素的第一電離能大于相鄰元素；
D．根據(jù)B的最外層電子數(shù)及形成的共價鍵數(shù)判斷；
（3）判斷Mn²⁺離子的原子核外3d軌道上是否含有電子來判斷是否有顏色；
（4）C≡C鍵中含有1個δ鍵，2個π鍵，C=O鍵中含有1個δ鍵，1個π鍵；C≡C碳采用sp雜化，-COOH采用sp²雜化；
（5）根據(jù)生成物判斷形成的化學鍵；
（6）某元素的原子的M能層為全充滿狀態(tài)，且N層電子只有一種運動狀態(tài)，即N層只有一個電子，則外圍電子排布為3d¹⁰4s¹，為銅元素，如圖丙為銅型晶體的堆積方式，為面心立方堆積，在銅晶胞中，銅原子數(shù)為$\frac{1}{8}$×8+6×$\frac{1}{2}$=4，若銅晶體中一個晶胞的邊長為a cm，根據(jù)ρ=$\frac{m}{V}$計算．

解答 解：（1）同周期元素從左到右元素的電負性逐漸增強，則電負性：O＞N＞C，同主族元素從上到下電負性逐漸減弱，則電負性：C＞Si，則有N＞O＞Si，C₆₀是分子晶體，而金剛石是原子晶體，原子晶體的熔沸點遠大于分子晶體，
故答案為：O＞N＞Si；金剛石；
（2）A．由CH₄變?yōu)镃O₂，碳原子雜化類型由sp³轉化為sp，反應前后碳原子的軌道雜化類型已經(jīng)改變，故A錯誤；
B．CH₄分子中C原子在中心，四個H原子在四面體的頂點上，分子結構為正四面體，H₂O分子中O原子含有2個孤電子對，分子的空間結構為V形，CO₂的結構式為O=C=O，分子空間結構為直線形，故B正確；
C．同一周期元素中，元素的第一電離能隨著原子序數(shù)的增大而呈增大趨勢，但第IIA族、第VA族元素的第一電離能大于相鄰元素，這幾種元素都是第二周期元素，它們的族序數(shù)分別是：第IIIA族、第IVA族、第VA族、第VIA族，所以它們的第一電離能大小順序是N＞O＞C＞B，故C正確；
D．B的最外層電子數(shù)為3，能形成的3個共價鍵，化合物A（H₃BNH₃）中B與H形成3個共價鍵，B原子的空軌道與N原子的孤對電子形成配位鍵，故D正確；
故答案為：A；
（3）Mn²⁺離子的原子核外排布式為1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁵，其d軌道上有5的電子，故[Mn（H₂O）₆]²⁺ 有顏色，
故答案為：有；
（4）C≡C鍵中含有1個δ鍵，2個π鍵，C=O鍵中含有1個δ鍵，1個π鍵，則H-C≡C-COOH分子內含有6個σ鍵、3個π鍵，碳碳三鍵兩端的碳原子價層電子對數(shù)是2，為sp雜化，C=O鍵中碳原子價層電子對數(shù)是3，所以存在sp²雜化，
故答案為：6、3；sp和sp²；
（5）Fe（CO）₅在一定條件下發(fā)生分解反應：Fe（CO）₅═Fe（s）+5CO，反應生成Fe，則形成金屬鍵，
故答案為：金屬鍵；
（6）某元素的原子的M能層為全充滿狀態(tài)，且N層電子只有一種運動狀態(tài)，即N層只有一個電子，則外圍電子排布為3d¹⁰4s¹，為銅元素，如圖丙為銅型晶體的堆積方式，為面心立方堆積，在銅晶胞中，銅原子數(shù)為$\frac{1}{8}$×8+6×$\frac{1}{2}$=4，若銅晶體中一個晶胞的邊長為a cm，則銅晶體的密度為ρ=$\frac{m}{V}$=$\frac{\frac{64×4}{{N}_{A}}}{{a}^{3}}$g/cm³=$\frac{256}{{a}^{3}{N}_{A}}$g/cm³；
故答案為：丙；$\frac{256}{{a}^{3}{N}_{A}}$．

點評 本題考查了物質結構和性質，涉及電離能、等電子體、分子結構、雜化軌道、配合物、晶胞結構與計算等，為�？贾�識點，注意掌握中學常見配合物，晶胞結構需要學生具有一定的空間想象能力，側重對學生綜合能量的考查，難度中等．