Question

9．在下列分子中，各主族元素原子均達到穩定結構．
I．氧硫化碳（CSO）可替代磷化氫（化學式：PH₃，劇毒）而被用作熏蒸劑．
（1）在基態硫原子中，電子占據的最高能層符號為M，在上述5種元素中，第一電離能比同周期相鄰原子都大的元素是P．
（2）氧硫化碳（CSO）分子的電子式為：，其分子呈直線形．
II．研究發現，釩元素的某種配合物可增強胰島素降糖作用，該分子具有立體結構，如圖1所示如下．
（3）釩元素₂₃V的基態價層電子軌道表示式是．
（4）分子中采取sp²雜化的原子有①②③④（填序號）．1mol分子中含有配位鍵的數目是2N_A．
（5）在該分子中，同一平面內最多可具有的原子數是27．
III．Fe-C-Mn合金的一種晶胞為正立方結構如圖2所示．
（6）與一個錳（Mn）原子配位的Fe原子的數目為12．
（7）已知該晶體的密度為ρg•cm^-3，用N_A表示阿伏伽德羅常數的值，則該晶胞的邊長為$\root{3}{\frac{235}{{N}_{A}ρ}}$cm．

Answer 1

分析 I．（1）在基態硫原子中，其最外層電子排布為3s²3p⁴，在周期表中第ⅡA族和第ⅤA族元素的第一電離能比同周期相鄰原子都大，據此答題；
（2）氧硫化碳（CSO）分子中碳、硫和碳、氧之間都有兩對共用電子對，碳是sp雜化，沒有孤電子對，據此判斷分子構型；
II．（3）基態V元素的價層電子排布式為3d³4s²，結合泡利原、洪特規則畫出軌道表示式；
（4）采取sp²雜化的原子雜化軌道數目為3，而雜化軌道數目=σ鍵+孤對電子；V與N原子之間形成配位鍵；
（5）根據圖1可知，雜環上所有的原子可以共面，碳氧雙鍵上的所有原子共面，礬原子周圍及礬原子最多可以有5個原子共面，據此判斷；
III．（6）根據晶胞結構，可知與上底面面心上的錳原子距離最近的鐵原子位于該底面的四個頂點及側面的面心，共有12個，
（7）根據晶胞的結構，利用均攤法計算晶胞中Fe、C、Mn原子數目，m=ρV計算晶胞棱長；

解答 解：I．（1）在基態硫原子中，其最外層電子排布為3s²3p⁴，所以占據的最高能層符號為M，在周期表中第ⅡA族和第ⅤA族元素的第一電離能比同周期相鄰原子都大，所以在C、S、O、P、H中，第一電離能比同周期相鄰原子都大的元素是P，
故答案為：M；P；
（2）氧硫化碳（CSO）分子中碳、硫和碳、氧之間都有兩對共用電子對，其電子式為，碳是sp雜化，沒有孤電子對，所以其分子呈直線形，
故答案為：；直線；
II．（3）基態V元素的價層電子排布式為3d³4s²，軌道表示式為，
故答案為：；
（4）分子中C原子、N原子σ鍵均為3，均沒有孤電子對，雜化軌道數目均為3，均采取sp²雜化，故選①②③④，V與N原子之間形成配位鍵，1mol分子含有2mol配位鍵，即含有2N_A個配位鍵，
故答案為：①②③④；2N_A；
（5）根據圖1可知，雜環上所有的原子可以共面，碳氧雙鍵上的所有原子共面，礬原子周圍及礬原子最多可以有5個原子共面，所以同一平面內最多可具有的原子數是27，
故答案為：27；
III．（6）根據晶胞結構，可知與上底面面心上的錳原子距離最近的鐵原子位于該底面的四個頂點及側面的面心，共有12個，所以與一個錳（Mn）原子配位的Fe原子的數目為12，
故答案為：12；
（7）根據晶胞的結構，可知晶胞中Fe原子數為8×$\frac{1}{8}+4×\frac{1}{2}$=3，C原子數為1，Mn原子數目為$2×\frac{1}{2}$=1，根據m=ρV可知，晶胞棱長=$\root{3}{\frac{m}{ρ}}$=$\root{3}{\frac{\frac{3×56+12+55}{{N}_{A}}}{ρ}}$=$\root{3}{\frac{235}{{N}_{A}ρ}}$cm，
故答案為：$\root{3}{\frac{235}{{N}_{A}ρ}}$．

點評 本題是對物質結構與性質的考查，涉及核外電子排布、第一電離能、化學鍵、共線共面問題、晶胞結構及有關計算，掌握均攤法進行有關晶胞計算．