Question

2．現有A、B、C、D、E、F六種物質或粒子，其中A、B、C、D都具有如圖1所示的結構或結構單元，（圖中正四面體以外可能有的部分未畫出，虛線不表示化學鍵或分子間作用力，X、Y可以相同也可以不同）．A、B的晶體類型相同．工業上利用單質A的同素異形體能與B物質發生置換反應，制取單質G的粗產品．C、D、E、F含有相等的電子數，且D是陽離子，D與F的組成元素相同．C、E、F的晶體類型相同，由E構成的物質常溫下呈液態．
（1）與A同主族的第四周期元素基態原子的價電子排布圖為．
（2）D的中心原子J的雜化類型為sp³，F易溶于E，其主要原因是氨分子與水分子間形成氫鍵．
（3）科學家把A₆₀和K摻雜在一起制造出了一種化合物，其晶胞如圖2所示，該物質在低溫時是一種超導體．該物質的化學式為K₃C₆₀．（用元素符號表示）
繼A₆₀后，科學家又合成了G₆₀、J₆₀，A、G、J原子電負性由大到小的順序是N＞C＞Si．（用元素符號表示），G₆₀分子中每個G原子只跟相鄰的3個G原子形成共價鍵，且每個G原子最外層都滿足8電子穩定結構，則1mol G₆₀分子中π鍵的數目為1.806×10²⁵．
（4）上述A-F這六種物質或粒子的組成元素中有三種處于同一周期，請寫出這三種元素第一電離能由大到小的順序N＞O＞C．（用元素符號回答）
（5）已知某紅紫色配合物的組成為CoCl₃•5F•H₂O．該配合物中的中心離子鈷離子在基態時核外電子排布式為1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁴4s²，其水溶液顯弱酸性，加入強堿加熱至沸騰有F放出，同時產生Co₂O₃沉淀；加AgNO₃于該化合物溶液中，有AgCl沉淀生成，過濾后加AgNO₃溶液于濾液中無變化，但加熱至沸騰有AgCl沉淀生成，且其質量為第一次沉淀量的二分之一．則該配合物的化學式最可能為[CoCl（NH₃）₅]Cl₂•H₂O．（寫出化學式）

Answer 1

分析 A、B、C、D、E、F六種物質或粒子，其中A、B、C、D都具有正四面體結構或結構單元，D是陽離子，故D為NH₄⁺；C、D、E、F含有相等的電子數，故電子數為10，D與F的組成元素相同，故F為NH₃；由E構成的物質常溫下呈液態，故E為H₂O；C、E、F的晶體類型相同，屬于分子晶體，故C為CH₄；A、B的晶體類型相同，單質A的同素異形體能與B物質發生置換反應，A為金剛石，B為二氧化硅，G為Si．

解答 解：A、B、C、D、E、F六種物質或粒子，其中A、B、C、D都具有正四面體結構或結構單元，D是陽離子，故D為NH₄⁺；C、D、E、F含有相等的電子數，故電子數為10，D與F的組成元素相同，故F為NH₃；由E構成的物質常溫下呈液態，故E為H₂O；C、E、F的晶體類型相同，屬于分子晶體，故C為CH₄；A、B的晶體類型相同，單質A的同素異形體能與B物質發生置換反應，A為金剛石，B為二氧化硅，G為Si．
（1）與A同主族的第四周期元素處于第四周期IVA族，基態原子的價電子排布圖為，故答案為：；
（2）D為NH₄⁺，中心原子J為N，中N原子價層電子對數為4，雜化類型為sp³雜化，F為NH₃，易溶于原因是氨分子與水分子間形成氫鍵，
故答案為：sp³；氨分子與水分子間形成氫鍵；
（3）晶胞中C₆₀分子數目為8×$\frac{1}{8}$+1=2，K原子數目為2×6×$\frac{1}{2}$=6，故化學式為：K₃C₆₀，
同一周期，從左到右，電負性逐漸增大，同一主族，從上到下，電負性逐漸減小，因此，原子電負性由大到小的順序是：N＞C＞Si，
每個硅形成的這3個鍵中，必然有1個雙鍵，這樣每個硅原子最外層才滿足8電子穩定結構．顯然，雙鍵數應該是Si原子數的一半，而每個雙鍵有1個π鍵，顯然π鍵數目為30，則1mol G₆₀分子中π鍵的數目為 1.806×10²⁵，
故答案為：K₃C₆₀；N＞C＞Si；1.806×10²⁵；
（4）上述A-F這六種物質或粒子的組成元素中處于同一周期的三種元素為C、N、O，同周期隨原子序數增大，越大第一電離能呈增大趨勢，氮元素2p能級為半滿穩定狀態，第一電離能高于同周期相鄰元素的，故這三種元素第一電離能由大到小的順序：N＞O＞C，
故答案為：N＞O＞C；
（5）CoCl₃•5F•H₂O中的中心離子鈷離子在基態時核外電子排布式為1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁴4s²，CoCl₃•5NH₃•H₂O水溶液加AgNO₃于該化合物溶液中，有AgCl沉淀生成，說明外界離子有Cl^-，過濾后再加AgNO₃溶液于濾液中無變化，但加熱至沸騰有AgCl沉淀生成，說明配體中含有Cl^-，且其質量為第一次沉淀量的二分之一，說明外界離子有Cl^-與配體Cl^-之比為2：1，該配離子化學式可能為[CoCl（NH₃）₅]Cl₂•H₂O，
故答案為：1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁴4s²；[CoCl（NH₃）₅]Cl₂•H₂O．

點評 本題是對物質結構與性質的考查，涉及微粒推斷、核外電子排布、配合物、晶胞計算等，利用均攤法進行晶胞有關計算，理解配合物中內界與外界性質的不同，難度中等．