Question

12．決定物質(zhì)性質(zhì)的重要因素是物質(zhì)結(jié)構(gòu)．請(qǐng)回答下列問題．
（1）已知A和B為第三周期元素，其原子第一至第四電離如表所示：

電離能/kJ•mol-1	I1	I2	I3	I4
A	578	1 817	2 745	11 578
B	738	1 451	7 733	10 540

A通常顯+3價(jià)，A的第一電離能小于B的第一電離能的原因．
（2）PCl3的空間構(gòu)型為，中心原子的雜化類型為sp³雜化．
（3）某化合物的分子結(jié)構(gòu)如圖所示，接受孤電子對(duì)的成鍵原子基態(tài)的核外電子排布式為．其分子內(nèi)不含有AC（填字母）．

A．離子鍵   B．極性鍵   C．金屬鍵  D．配位鍵    E．氫鍵   F．非極性鍵
（4）氮化鋁具有耐高溫、抗沖擊、導(dǎo)熱性好等優(yōu)良性質(zhì)，氮化硼與氮化鋁晶體類型相同，氮化硼的熔點(diǎn)比氮化鋁高 （填高或低），可能的原因是氮化硼與氮化鋁均為原子晶體，且硼原子半徑小于鋁原子半徑，B-N鍵鍵能大于Al-N鍵鍵能．
（5）若氮化鋁的密度為pgcm^-3，則晶體中最近的兩個(gè)A₁原子的距離為$\frac{\sqrt{2}}{2}•\root{3}{\frac{164}{ρ•{N}_{A}}}$cm．（阿伏伽德羅常數(shù)的值用NA表示）

Answer 1

分析 （1）由電離能可知，A可失去3個(gè)電子，B可失去2個(gè)電子，則A為Al，B為Mg，Mg的3s處于全滿狀態(tài)，Al的最外層為3s²3p¹容易失去一個(gè)電子形成穩(wěn)定結(jié)構(gòu)；
（2）根據(jù)價(jià)層電子模型判斷分子的空間構(gòu)型，價(jià)層電子對(duì)個(gè)數(shù)=σ鍵個(gè)數(shù)+孤電子對(duì)個(gè)數(shù)；
（3）接受孤電子對(duì)的成鍵原子為Ni，Ni是28號(hào)元素，原子核外電子數(shù)為28，根據(jù)核外電子排布規(guī)律書寫核外電子排布式；根據(jù)圖可知，碳氮之間為雙鍵，其中之一為π鍵，氮和鎳之間電子對(duì)由氮原子單方面提供為配位鍵，其它都為共價(jià)鍵，據(jù)此答題；
（4）氮化硼與AlN相比，硼原子半徑比鋁原子半徑小，所以鍵能就大，它們都是原子晶體，所以氮化硼的熔點(diǎn)比AlN高；
（5）晶體N原子位于晶胞體對(duì)角線的$\frac{1}{2}$處，將體心與下底面相對(duì)的兩頂點(diǎn)相連可構(gòu)成等腰三角形，距離最近的兩個(gè)N原子相連的連線為該三角形的中位線，所以晶體中最近的兩個(gè)N原子的距離為底面對(duì)角線的$\frac{1}{2}$，根據(jù)晶胞的密度可以求得晶胞邊長(zhǎng)，進(jìn)而求得底面對(duì)角線的長(zhǎng)度，據(jù)此可解題．

解答 解：（1）由電離能可知，A可失去3個(gè)電子，最高化合價(jià)為+3價(jià)，B可失去2個(gè)電子，最高化合價(jià)為+2價(jià)，則A為Al，B為Mg，Mg的3s處于全滿狀態(tài)，能量低不容易失去一個(gè)電子，Al的最外層為3s²3p¹容易失去一個(gè)電子形成穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，所以鋁的第一電離能比鎂低，則電負(fù)性A＞B，
故答案為：+3；Mg的3s處于全滿狀態(tài)，能量低不容易失去一個(gè)電子．Al的最外層為3s²3p¹容易失去一個(gè)電子形成穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，所以鋁的第一電離能比鎂低；
（2）PCl₃中心原子P原子成3個(gè)σ鍵，P原子價(jià)層電子對(duì)是為3+1=4，含有1對(duì)孤對(duì)電子對(duì)，雜化軌道數(shù)為4，雜化方式為sp³，其空間構(gòu)型為三角錐，
故答案為：三角錐形；sp³雜化；
（3）接受孤電子對(duì)的成鍵原子為Ni，Ni是28號(hào)元素，原子核外電子數(shù)為28，基態(tài)原子核外電子排布式為：1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁸4s²，根據(jù)圖1可知，碳氮之間為雙鍵，其中之一為π鍵，氮和鎳之間電子對(duì)由氮原子單方面提供為配位鍵，其它都為共價(jià)鍵，所以AC符合，
故答案為：1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁸4s²；AC；
（4）氮化硼與氮化鋁均為原子晶體，氮化硼與AlN相比，硼原子半徑比鋁原子半徑小，所以鍵能就大，即B-N鍵鍵能大于Al-N鍵鍵能，所以氮化硼的熔點(diǎn)比AlN高，
故答案為：氮化硼與氮化鋁均為原子晶體，且硼原子半徑小于鋁原子半徑，B-N鍵鍵能大于Al-N鍵鍵能；
（5）晶體N原子位于晶胞體對(duì)角線的$\frac{1}{2}$處，將體心與下底面相對(duì)的兩頂點(diǎn)相連可構(gòu)成等腰三角形，距離最近的兩個(gè)N原子相連的連線為該三角形的中位線，所以晶體中最近的兩個(gè)N原子的距離為底面對(duì)角線的$\frac{1}{2}$，根據(jù)晶胞的密度ρ=$\frac{4×27+4×14}{\frac{{N}_{A}}{晶體邊{長(zhǎng)}^{3}}}$，可以求得晶胞邊長(zhǎng)為$\root{3}{\frac{164}{ρ•{N}_{A}}}$cm，進(jìn)而求得底面對(duì)角線的長(zhǎng)度為$\sqrt{2}$•$\root{3}{\frac{164}{ρ•{N}_{A}}}$cm，所以晶體中最近的兩個(gè)N原子的距離為$\frac{1}{2}•$$\sqrt{2}$•$\root{3}{\frac{164}{ρ•{N}_{A}}}$cm=$\frac{\sqrt{2}}{2}•\root{3}{\frac{164}{ρ•{N}_{A}}}$cm，
故答案為：$\frac{\sqrt{2}}{2}•\root{3}{\frac{164}{ρ•{N}_{A}}}$．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了電離能、分子的空間構(gòu)型、原子核外電子排布、鍵能與性質(zhì)的關(guān)系、以及晶胞結(jié)構(gòu)的計(jì)算等知識(shí)，題目難度較大，其中晶胞的計(jì)算是該題的難點(diǎn)．