Question

【題目】【化學-選修3:物質結構與性質】

I .已知A、B、C、D、E、F為元素周期表中前四周期且原子序數依次增大的六種元素。其中A、B、C、D核電荷數之和為36, A、C原子的最外層電子數之和等于B原子的次外層電子數，D原子質子數為B原子質子數的兩倍，E元素所在主族均為金屬，F的價電子數 與C的核電荷數相等。

(1)下列關于上述幾種元素的說法正確的是 。

a．B、C、D的原子半徑由大到小的順序為:D>C>B

B．E、F的最外層電子數相等

c．A、B、C、D四種元素中電負性和第一電離能最大的均為B

d．B與C形成的化合物中可能含有非極性鍵

e.A、C、F位于周期表的s區

(2)B單質有兩種同素異形體。其中在水中溶解度較大的是 (填化學式），原因是 。

(3)EA2和A2B熔點較高的是 (填化學式）,原因是 。

(4)D與B可以形成兩種分子，其中DB2分子中心原子的雜化類型是 。

下列分子或離子中與DB3結構相似的是 。

a．NH3 B．SO32- C． NO3- D． PCl3

(5)已知B、F能形成兩種化合物，其晶胞如圖所示。則高溫時甲易轉化為乙的原因為 。

若乙晶體密度為pg/cm3，則乙晶胞的晶胞參數為a = nm。

Ⅱ.金屬在化工生產及日常生活中有著廣泛的應用，如鐵、鉻、鎵等在現代工業中備受青睞。

(1)鉻是一種硬而脆、抗腐蝕性強的金屬，常用于電鍍和制造特種鋼。基態Cr原子中，未成對電子數有 個, Cr3+的價電子排布式為 。

(2) Zn與Ga的第一電離能從大到小的順序為 。

(3)鎵與第VA族元素可形成多種新型人工半導體材料， 砷化鎵(GaAs)就是其中一種，其晶體結構如右圖所示（白色球代表原子）。在GaAs晶體中，距離每個Ga原子最近的As原子有 個，距離每個As原子最近的As原子有 個。

（4）與As同主族的短周期元素是N、P，AsH3 空間構型為 ；一定壓強下將AsH3和NH3、PH3的混合氣體降溫時首先液化的是 ，理由是 。

(5）鐵的多種化合物均為磁性材料，氮化鐵是其中一種，某氮化鐵的晶胞結構如下圖所示，則氮化鐵的化學為 ；設晶胞邊長為acm，阿伏加德羅常數為，該晶體的密度為 gcm-3(用含a和NA的式子表示）。

Answer 1

【答案】Ⅰ.（1）c、d；（2）O3， O3為極性分子，而O2為非極性分子，由相似相溶原理知O3更易溶解于極性溶劑水中；（3）CaH2， CaH2為離子晶體，H2O為分子晶體；（4）sp2， c；（5）Cu2O中Cu的3d軌道為3d10全充滿狀態，比較穩定；；Ⅱ．(1)6，3d3；(2) Zn＞Ga；(3)4，12；(4)三角錐形，NH3；因為氨分子間存在氫鍵，分子間作用力更大，沸點更高，降溫時先液化；(5)Fe4N，238/(a3NA) 。

【解析】

試題分析：I.A、C原子的最外層電子數之和等于B原子的次外層電子數，且四種元素的核電荷數之和為36，則推出A：H、C為Na，D的原子質子數為B原子質子數的兩倍，則B：O、D為S，E元素所在主族均為金屬，位于第IIA族，即E：Ca，F的價電子數與C的核電荷數相等，則F為Cu，（1）A．半徑比較：一看電子層數，電子層數越多，半徑越大，二看原子序數，電子層數相等，半徑隨著原子序數的遞增而減小，因此有Na>S>O，故錯誤；B．Ca的最外層為2，Cu的最外層為1，故錯誤；C．電負性越大，說明非金屬性越強，一般地說，第一電離能越大，說明非金屬性越強，因此兩者最大的是O，故正確；D．兩者形成的化合物為Na2O、Na2O2，其中Na2O2中含有非極性共價鍵，故正確；e.s區包括第IA族和第IIA族，H和Na位于s區，Cu位于ds區，故錯誤。(2)O的兩種同素異形體為O2和O3，O2為非極性分子，O3為極性分子，H2O為極性分子，根據相似相溶，O3在水中的溶解度大；(3)形成的化合物分別是CaH2、H2O，前者屬于離子晶體，后者屬于分子晶體，離子晶體的熔沸點高于分子晶體；(4)DB2為SO2，雜化軌道數等于價層電子對數，SO2中S有2個σ鍵，孤電子對數為(6－2×2)/2=1，價層電子對數為3，則雜化類型為sp2，SO3的雜化類型為sp2，空間構型為平面三角形，A．為三角錐形，故錯誤；B．價層電子對數為4，空間構型為三角錐形，故錯誤；C．價層電子對數為3，空間構型為平面三角形，故正確；D．價層電子對數為4，空間構型為三角錐，故錯誤；(5)根據均攤法，甲的化學式為：CuO，乙的化學式為Cu2O，前者Cu的價電子數為3d9，后者Cu的價電子為3d10，處于全充滿狀態，性質穩定；晶胞的質量為2×144/NAg，根據密度的定義，則晶胞參數為= ；II.(1)Cr的價電子排布式為3d54s1，未成對電子有6個，Cr3＋是Cr失去3個電子，即價電子排布式為3d3；（2）Zn的價電子排布式為3d104s2，Ga的價電子排布式為4s24p1，前者處于全滿，穩定，因此第一電離能前者大于后者；(3)根據晶胞結構，距離每個Ga原子最近的As有4個，距離每個每個As原子最近As原子有12個；(4)NH3空間構型為三角錐，它們屬于同主族，則AsH3的空間構型為三角錐形，因為氨分子間存在氫鍵，分子間作用力更大，沸點更高，降溫時先液化；（5）根據晶胞的均攤法，Fe的個數為8×1/8＋6×1/2=4，N為體心，因此化學式為Fe4N，根據密度的定義為238/(a3×NA)g/cm3。