Question

（20分）A物質是實驗室一種無色有毒的揮發性液體，由X、Y兩種短周期元素組成。A在空氣中極易著火生成B氣體和C氣體；A不溶于水，但加熱到423K可以和水反應，生成B氣體和D氣體，D只含兩種元素，其中一種是Y。在交流放電的情況下，分解生成E氣體、F固體兩種物質，E物質和B化學式量幾乎相等，含Y元素約72.7%；F是環狀單質分子，具有冠狀結構，易溶于A，F的式量約是C的4倍。E可在液氮條件下與HBr于77K生成含雙鍵結構的物質G，冷卻至室溫可得G的環狀三聚體H。

6-1  寫出A、B、C、D、E、F、G、H的結構簡式。

6-2  用X射線衍射法測得F的晶體為正交晶系，晶胞參數a＝1048pm，b＝1292pm，c＝2455pm。已知該物質的密度為2.07g?cm^－3。計算每個晶胞中F分子的數目。

6-3  自發現富勒烯以來，其神奇的結構和性能引起了人們對碳原子團簇廣泛和深入的研究。除了碳原子團簇之外，其它元素的原子團簇是否也具有類似碳原子團簇的奇異的特性，這是個十分有趣的研究課題。F物質有很多同分異構體，在實驗手段受到各種條件的限制時，理論研究是一種重要的補充。廈門大學化學系對F物質的原子團簇進行了理論計算，發現除了冠狀結構外還有多種結構。其中一種X具有2次對稱軸，以及兩個包含對稱軸的對稱面，一配位和三配位原子數目相等；另外一種Y是一種椅式結構原子團簇增加2個原子形成，也具有二次對稱軸，對稱面和對稱軸垂直。請畫出這兩種結構的原子團簇。

6-4  五氟化砷AsF₅（2.93g）和上述物質F（0.37g）用四氮化四硫S₄N₄（0.53g）在液態SO₂溶劑中發生完全的反應，溶劑和揮發性產物被泵抽出后得黃色固體殘留物L（3.08g），分析J知其含有：As 28.04%，F 42.70%，N 5.25%，經分析L是離子化合物，陰離子為正八面體結構，陽離子為兩種元素組成，結構是直線形。固體L（0.48g）溶于液態二氧化硫，和疊氮化銫Cs^＋N₃^－（0.31g）完全反應，收集應釋放出得氮氣于66.5kPa、298K為67.1cm³。反應混合物過濾得難溶藍黑色纖維狀固體J（0.16g）。分析J知其含有2種元素，其中含N 30.3%。紅外光譜、X射線粉末衍射結果表明抽出SO₂后殘留物是六氟砷（V）酸銫。

（1）L的實驗式是什么？

（2）提出L的結構式；

（3）寫出配平的生成L的方程式；

（4）1mol L發生轉化時生成氮氣的物質的量；

（5）J的化學式；

（6）寫出n mol L生成J的普遍離子方程式。

Answer 1

6-1  A：CS₂  B：CO₂  C：SO₂  D：H₂S  E：CS  F：S₈

G：  H：（各1分）

6-2  Z＝16（3分）

6-3  X：  Y：（寫出1個即可）（各1.5分）

6-4  （1）AsF₆NS₂（1分）

（2）[NS₂]^＋[AsF₆]^－（1分）

（3）12AsF₅＋S₈＋2S₄N₄＝8[NS₂]^＋[AsF₆]^－＋4AsF₃（1分）

（4）1mol（1分）

（5）SN（1分）

（6）n[NS₂]^＋[AsF₆]^－＋nCs^＋N₃^－＝2(SN)_n＋nN₂＋nCs^＋[AsF₆]^－（1分）