Question

（2011?西安模擬）[化學(xué)一選修物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)]
A、B、C、D、E都是短周期主族元素，原子序數(shù)依次增大，B、C同周期，A、D同主族，E的單質(zhì)既可溶于稀硫酸又可溶于氫氧化鈉溶液．a(chǎn)、b能形成兩種在常溫下呈液態(tài)的化合物甲和乙，原子個(gè)數(shù)比分別為2：1和1：1．根據(jù)以上信息回答下列1-3問(wèn)：
（1）C和D的離子中，半徑較小的是

Na⁺

 （填離子符號(hào)）．
（2）實(shí)驗(yàn)室在測(cè)定C的氣態(tài)氫化物的相對(duì)分子質(zhì)量時(shí)，發(fā)現(xiàn)實(shí)際測(cè)定值比理論值大出許多，其原因是

由于HF中含有氫鍵相結(jié)合的聚合氟化氫分子（HF）n

．
（3）C、D、E可組成離子化合物D_xE₆其晶胞（晶胞是在晶體中具有代表性的最小重復(fù)單元）結(jié)構(gòu)如圖所示，陽(yáng)離子D⁺（用0表示）位于正方體的棱的中點(diǎn)和正方體內(nèi)部；陰離子EC₆^x-（用示）位于該正方體的頂點(diǎn)和面心，該化合物的化學(xué)式是

Na₃AlF₆

．

（4）Mn、Fe均為第四周期過(guò)渡元素，兩元素的部分電離能數(shù)據(jù)列于下表：

元素		Mn	Fe
電離 能/kJ?mol-1	Ⅰ1	717	759
	Ⅱ2	1509	1561
	Ⅲ3	3248	2957

回答下列問(wèn)題：
Mn元素價(jià)電子層的電子排布式為

3d⁵4s²

，比較兩元素的I₂J₃可知，氣態(tài)Mn²⁺再失去一個(gè)電子比氣態(tài)Fe²⁺再失去一個(gè)電子難．對(duì)此的解釋是

由Mn²⁺轉(zhuǎn)化為Mn³⁺時(shí)，3d能級(jí)由較穩(wěn)定的3d⁵半充滿狀態(tài)轉(zhuǎn)為不穩(wěn)定的3d⁴狀態(tài)需要的能量較多；而Fe²⁺到Fe³⁺時(shí)，3d能級(jí)由不穩(wěn)定的3d⁶到穩(wěn)定的3d⁵半充滿狀態(tài)，需要的能量相對(duì)要少

；
（5）Fe原子或離子外圍有較多能量相近的空軌道而能與一些分子或離子形成配合物．
①與Fe原子或離子形成配合物的分子或離子應(yīng)具備的結(jié)構(gòu)特征是

具有弧對(duì)電子

．
②六氰合亞鐵離子（Fe（CN）₆^4-）中的配體CN^-中c原子的雜化軌遣類型是

sp

；
寫(xiě)出一種與CN^-互為等電子體的單質(zhì)分子的路易斯結(jié)構(gòu)式

N≡N

．

Answer 1

分析：A、B、C、D、E都是短周期主族元素，原子序數(shù)依次增大，E的單質(zhì)既可溶于稀硫酸又可溶于氫氧化鈉溶液，則E為鋁元素；A、B能形成兩種在常溫下呈液態(tài)的化合物甲和乙，原子個(gè)數(shù)比分別為2：1和1：1，甲為H₂O₂，乙為H₂O，則A為氫元素，B為氧元素．A、D同主族，D原子序數(shù)大于氧元素小于鋁元素，故D為鈉元素；B、C同周期，C原子序數(shù)大于氧元素，故C為氟元素．
（1）電子層結(jié)構(gòu)相同，核電荷數(shù)越大，離子半徑越�。�
（2）HF中含有氫鍵相結(jié)合的聚合氟化氫分子（HF）n．
（3）根據(jù)均攤法計(jì)算．
（4）Mn元素為25號(hào)元素，根據(jù)核外電子排布規(guī)律書(shū)寫(xiě)，價(jià)電子層的電子排布式．
由Mn²⁺轉(zhuǎn)化為Mn³⁺時(shí)，3d能級(jí)由較穩(wěn)定的3d⁵半充滿狀態(tài)轉(zhuǎn)為不穩(wěn)定的3d⁴狀態(tài)；而Fe²⁺到Fe³⁺時(shí)，3d能級(jí)由不穩(wěn)定的3d⁶到穩(wěn)定的3d⁵半充滿狀態(tài)．
（5）①形成配位鍵具備中心離子具有能量相近的空軌道，配體具有弧對(duì)電子．
②配體CN^-中C原子有1對(duì)孤對(duì)電子對(duì)，碳原子與氮原子之間形成C≡N，雜化軌道數(shù)為2．與CN^-互為等電子體的單質(zhì)分子有N₂等，氮?dú)庵械�原子之間形成3對(duì)共用電子對(duì)．

解答：解：A、B、C、D、E都是短周期主族元素，原子序數(shù)依次增大，E的單質(zhì)既可溶于稀硫酸又可溶于氫氧化鈉溶液，則E為鋁元素；A、B能形成兩種在常溫下呈液態(tài)的化合物甲和乙，原子個(gè)數(shù)比分別為2：1和1：1，甲為H₂O₂，乙為H₂O，則A為氫元素，B為氧元素．A、D同主族，D原子序數(shù)大于氧元素小于鋁元素，故D為鈉元素；B、C同周期，C原子序數(shù)大于氧元素，故C為氟元素．
故A為氫元素，B為氧元素，C為氟元素、D為鈉元素，E為鋁元素；
（1）C為氟元素、D為鈉元素，F(xiàn)^-與Na⁺電子層結(jié)構(gòu)相同，核電荷數(shù)越大，離子半徑越小，所以離子半徑F^-＞Na⁺，半徑較小的是Na⁺．
故答案為：Na⁺．
（2）C為氟元素，C的氣態(tài)氫化物為HF，由于HF中含有氫鍵相結(jié)合的聚合氟化氫分子（HF）n，反應(yīng)實(shí)驗(yàn)室在測(cè)定C的氣態(tài)氫化物的相對(duì)分子質(zhì)量時(shí)，發(fā)現(xiàn)實(shí)際測(cè)定值比理論值大出許多．
故答案為：由于HF中含有氫鍵相結(jié)合的聚合氟化氫分子（HF）n．
（3）C為氟元素、D為鈉元素，E為鋁元素，由晶胞結(jié)構(gòu)可知

1

8

晶胞中，Na⁺數(shù)目為1+4×

1

8

=1.5，陰離子AlF₆^x-為4×

1

8

=0.5，根據(jù)電荷守恒可知，1.5=0.5x，所以x=3，所以化學(xué)式為Na₃AlF₆．
故答案為：Na₃AlF₆．
（4）Mn元素為25號(hào)元素，核外電子排布式為[Ar]3d⁵4s²，所以價(jià)層電子排布式為3d⁵4s²；由Mn²⁺轉(zhuǎn)化為Mn³⁺時(shí)，3d能級(jí)由較穩(wěn)定的3d⁵半充滿狀態(tài)轉(zhuǎn)為不穩(wěn)定的3d⁴狀態(tài)需要的能量較多；而Fe²⁺到Fe³⁺時(shí)，3d能級(jí)由不穩(wěn)定的3d⁶到穩(wěn)定的3d⁵半充滿狀態(tài)，需要的能量相對(duì)要少．
故答案為：3d⁵4s²；由Mn²⁺轉(zhuǎn)化為Mn³⁺時(shí)，3d能級(jí)由較穩(wěn)定的3d⁵半充滿狀態(tài)轉(zhuǎn)為不穩(wěn)定的3d⁴狀態(tài)需要的能量較多；而Fe²⁺到Fe³⁺時(shí)，3d能級(jí)由不穩(wěn)定的3d⁶到穩(wěn)定的3d⁵半充滿狀態(tài)，需要的能量相對(duì)要少．
（5）Fe原子或離子外圍有較多能量相近的空軌道而能與一些分子或離子形成配合物．
①與Fe原子或離子形成配合物的分子或離子應(yīng)具有弧對(duì)電子．
故答案為：具有弧對(duì)電子．
②六氰合亞鐵離子（Fe（CN）₆^4-）中的配體CN^-中C原子有1對(duì)孤對(duì)電子對(duì)，碳原子與氮原子之間形成C≡N，雜化軌道數(shù)為2，碳原子的雜化為sp．與CN^-互為等電子體的單質(zhì)分子有N₂等，路易斯結(jié)構(gòu)式 N≡N．
故答案為：sp；N≡N．

點(diǎn)評(píng)：題目綜合性較大，涉及結(jié)構(gòu)性質(zhì)與位置關(guān)系、元素周期律、晶體結(jié)構(gòu)、化學(xué)鍵等，難度較大，是對(duì)所學(xué)知識(shí)的綜合考查與學(xué)生能力的考查，注意基礎(chǔ)知識(shí)的全面掌握．