Question

9．除氫元素外，非金屬元素都在p區，d區元素全部是金屬．
（1）第二周期元素中，第一電離能介于B、N之間的元素是Be、C、O（寫元素符號），基態溴原子的電子排布式為1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d¹⁰4s²4p⁵；
（2）第二周期非金屬元素之間能形成多種化合物：BF₃、CF₄、NF₃、OF₂、CO₂等，上述分子中，中心原子軌道雜化類型為sp³的是CF₄、NF₃、OF₂，屬于平面三角形的是BF₃；利用蒸氣密度法測量氟化氫氣體密度時，無論如何進行操作，實驗值總是比理論值大，可能的原因是由于HF分子之間通過氫鍵形成（HF）_n締合分子；
（3）已知三氟化鐵熔點高于1000℃而三氯化鐵的沸點只有315℃，試解釋這種差異氟元素非金屬性比氯的強，三氟化鐵屬于離子晶體，三氯化鐵屬于分子晶體，離子鍵比分子間作用力強；
（4）（CN）₂分子中每個原子最外層均達到8個電子的穩定結構，則分子中σ鍵與π鍵數目比為3：4；HCl很穩定而HI易分解的原因是H-Cl鍵長比H-I鍵長短，H-Cl鍵能比較H-I鍵能大；
（5）鈦的某種氧化物的晶胞如圖所示（黑球代表鈦），則鈦原子的配位數為6，假設二氧化鈦晶體的密度為a g/mL，則一個晶胞的體積V=$\frac{160}{a{N}_{A}}$mL．

Answer 1

分析 （1）同周期隨原子序數增大，元素第一電離能呈增大強酸，但ⅡA、ⅤA元素第一電離能高于同周期相鄰元素；Br原子核外電子數為35，根據核外電子排布規律書寫；
（2）判斷中心原子形成σ數目、中心原子孤電子對，判斷中心原子雜化方式及微粒空間構型；
由于HF分子之間存在氫鍵，會形成（HF）_n締合分子；
（3）三氟化鐵屬于離子晶體，三氯化鐵屬于分子晶體；
（4）（CN）₂分子中每個原子最外層均達到8個電子的穩定結構，其結構式為N≡C-C≡N，單鍵為σ鍵，三鍵含有1個σ鍵、2個π鍵；
分子穩定性由共價鍵強弱決定，鍵長越短，鍵能越大，化學鍵越穩定，分子越穩定；
（5）由晶胞結構可知，Ti原子周圍6個O原子形成化學鍵，故其配位數為6，根據均攤法計算晶胞中Ti、O原子數目，進而計算晶胞質量，根據V=$\frac{m}{ρ}$計算晶胞體積．

解答 解：（1）同周期隨原子序數增大，元素第一電離能呈增大強酸，N元素原子2p能級為半滿穩定狀態，第一電離能高于同周期相鄰元素，Be元素原子2s為全滿穩定狀態，第一電離能高于同周期相鄰元素，第二周期元素中，第一電離能介于B、N之間的元素有：Be、C、O；
Br原子核外電子數為35，核外電子排布式為1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d¹⁰4s²4p⁵，
故答案為：Be、C、O；1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d¹⁰4s²4p⁵；
（2）CF₄、NF₃、OF₂分子中心原子分別形成4個、3個、2個σ鍵，中心原子孤電子對分別為0、1、2，中心原子均為sp³雜化，BF₃中分子中心原子分別形成3個σ，中心原子孤電子對分別為0，B原子為sp²雜化，是平三角形結構，CO₂分子中C原子為sp雜化，直線型結構，
由于HF分子之間存在氫鍵，會形成（HF）_n締合分子，故其密度實驗值總是比理論值大
故答案為：CF₄、NF₃、OF₂；BF₃；由于HF分子之間通過氫鍵形成（HF）_n締合分子；
（3）氟元素非金屬性比氯的強，三氟化鐵屬于離子晶體，三氯化鐵屬于分子晶體，離子鍵比分子間作用力力強，三氟化鐵熔點高于1000℃而三氯化鐵的沸點只有315℃，
故答案為：氟元素非金屬性比氯的強，三氟化鐵屬于離子晶體，三氯化鐵屬于分子晶體，離子鍵比分子間作用力強；
（4）（CN）₂分子中每個原子最外層均達到8個電子的穩定結構，其結構式為N≡C-C≡N，單鍵為σ鍵，三鍵含有1個σ鍵、2個π鍵，則分子中σ鍵與π鍵數目比為3：4；
分子穩定性由共價鍵強弱決定，H-Cl鍵長比H-I鍵長短，H-Cl鍵能比較H-I鍵能大，故HCl穩定而HI易分解，
故答案為：3：4；H-Cl鍵長比H-I鍵長短，H-Cl鍵能比較H-I鍵能大；
（5）由晶胞結構可知，Ti原子周圍6個O原子形成化學鍵，故其配位數為6，晶胞中Ti原子數目為1+8×$\frac{1}{8}$=2，O原子數目為2+4×$\frac{1}{2}$=4，故晶胞質量為$\frac{48×2+16×4}{{N}_{A}}$g，則晶胞體積=$\frac{48×2+16×4}{{N}_{A}}$g÷a g/mL=$\frac{160}{a{N}_{A}}$mL，
故答案為：6；$\frac{160}{a{N}_{A}}$mL．

點評 本題是對物質結構的考查，涉及電離能、核外電子排布、雜化方式、空間構型、化學鍵、氫鍵、晶胞計算等，需要學生具備扎實的基礎，難度中等．