Question

【題目】【化學——選修3：物質結構與性質】

a、b、c、d、e、f是H、C、N、Na、Si、Cu六種元素中的其中一種，已知：圖1表示的是這六種元素單質的熔點高低順序，其中c、d均是熱和電的良導體，f形成的某種單質硬度最大。

回答下列問題：

（1）a、b、f三種元素的電負性從小到大的順序為 (用元素符號表示)。

（2）元素b的單質的一個分子中含有 個σ鍵和 個π鍵。

（3）元素c的單質的晶體堆積方式類型是 ；若c單質分別與氟氣和氯氣形成化合物甲和乙，則甲的晶格能 乙的晶格能(填“＞”、“＜”或“=”)。

（4）元素d的單質基態原子的價電子排布式為 （用NA表示阿伏加德羅常數的值）。

（5）元素e和f可形成化合物丙(丙的晶胞結構如圖2所示)，則丙的化學式為 ；丙的晶體類型為 ，在丙中，每個e原子周圍最近的e原子數目為 ，若晶胞的邊長為a pm，則丙的密度為 。

Answer 1

【答案】

（1）H＜C＜N（2分）

（2） 1（1分） 2（1分）

（3）體心立方堆積（1分） ＞（1分）

（4）3d104s1（2分）

（5）SiC（2分） 原子（1分） 12（2分） （2分）

【解析】

試題分析：

（1）金剛石為自然界硬度最大的物質，是f為碳元素，六種元素形成的單質中，H2、N2均為分子晶體，熔點低，H2的相對分子質量更小，熔點更低，對照圖可知a為氫元素，b為氮元素，三種元素的非金屬性強弱順序為H＜C＜N，則其電負性從小到大的順序為H＜C＜N。

（2）N原子的電子排布為1s22s22p3，根據洪特規則，2p軌道上的3個電子分占相互垂直的三個p軌道，兩個氮原子結合形成N2分子時，有1個p軌道的電子去以“頭碰頭”的方式形成1個σ鍵，則另兩個p軌道的電子云只能以“肩并肩”的方式形成2個π鍵。

（3）硅晶體為原子晶體，熔點高，則e為硅元素，銅和鈉兩種金屬比較，鈉的熔點較低，所以c為鈉元素，d為銅元素。鈉晶體中原子的堆積方式為體心立方堆積，屬于密堆積；鈉與氟氣和氯氣形化合物甲和乙分別為NaF和NaCl，其晶體均為離子晶體，在離子晶體中晶格能的大小主要由離子所帶電荷和離子半徑決定，現陽離子相同，氟離子半徑比氯離子半徑小，則晶格能大，即NaF的晶格能大于NaCl的晶格能。

（4）d為銅元素，核電荷數為29，在元素周期表中位于第四周期第ⅠB族，則基態原子的價電子排布式為3d104s1。

（5）e為硅元素，f為碳元素，從圖可知，晶胞內部有4個碳原子，8個頂點和6個面的面心各有1 個硅原子，根據均攤法可求出晶胞所含硅原子數為，碳硅原子數之比為1:1，故丙的化學式為SiC；丙晶體中Si和C通過共價鍵形成空間網狀結構，因此碳化硅晶體屬于原子晶體；在SiC晶體中Si和C可以互換的，計算原子配位數時，先確定一個原子作為研究對象，如晶胞圖中右側面面心原子，很明顯右側面四個頂點上的同種原子到該面心原子等距，上下前后四個面的面心到該原子也等距，再沒有畫出的右邊的晶胞中上下前后四個面的面心與左側對稱，又有4個原子，共12 個原子；若晶胞的邊長為a pm，則晶胞的體積為V=a3×1030 cm3，晶胞質量為m=，故丙晶體密度為ρ=。