Question

11．如圖是門捷列夫長式周期表前四周期的結構，編號代表對應的元素．

請回答下列問題：
（1）圖中編號為⑩的元素在周期表中的位置第四周期第IIB族；圖中編號為⑤的元素價電子層的電子排布式為3d⁵4s²．
（2）表中屬于s區的元素是①④⑧（填編號）．
（3）科學發現，②④⑨三種元素的原子形成的晶體具有超導性，其晶胞的結構如圖（圖中②-、④-、⑨-），則該化合物的化學式為：MgCNi₃（用元素符號表示）．

（4）編號為⑥的元素原子或離子外圍有較多能量相近的空軌道而能與一些分子或離子形成配合物，與鈣元素原子或離子形成配合物的分子或離子應具備的結構特征是具有孤電子對；常見配體CN^-中C原子的雜化軌道類型是sp．
（5）某元素的特征電子排布式為nsⁿnpⁿ⁺¹，該元素與元素①形成的分子X在①與③形成的分子Y中的溶解度很大，其主要原因是NH₃與H₂O都是極性分子，根據相似相溶原理，極性分子易溶于極性溶劑中，且分子之間能形成氫鍵．
（6）用夾層電子互斥理論預測X的分子形狀為因NH₃中N原子有孤電子對，所以NH₃為三角錐形．

Answer 1

分析 由元素周期表可以得出元素①為H，②為C，③為O，④為Mg，⑤為Mn，⑥為Fe，⑦為Cl，⑧為Ca，⑨為Ni，⑩為Cu；
（1）依據元素所在周期和族回答；元素⑤是Mn，其3d軌道為半充滿，4s軌道全充滿，據此解答即可；
（2）s區為元素周期表的前2列；
（3）晶體的晶胞結構可以確定各個原子的個數；
（4）形成配離子具備的條件為：中心原子具有空軌道，配體具有孤對電子對；根據價層電子對互斥理論確定雜化方式；
（5）某元素的特征電子排布式為nsⁿnpⁿ⁺¹，則n=2，故該元素的特征電子排布式為2s²2p³，為N原子，元素①為H元素，與X形成的物質為NH₃，為三角錐型，①與③形成的分子為H₂O，NH₃與H₂O都是極性分子，且分子之間能形成氫鍵；
（6）價層電子對互斥理論認為：分子的立體構型是“價層電子對”相互排斥的結果．價層電子對就是指分子中的中心原子上的電子對，包括σ 鍵電子對和中心原子上的孤電子對；σ 鍵電子對數和中心原子上的孤電子對數之和就是價層電子對數，由于價層電子對的相互排斥，就可得到含有孤電子對的VSEPR模型，略去孤電子對就是該分子的空間構型．

解答 解：（1）元素⑩為Cu，處于元素周期表中第四周期第IB族，⑤為Mn元素，3d軌道為半滿狀態，4s軌道全充滿，其電子排布式為：1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁵4s²，價電子排布為：3d⁵4s²，故答案為：第四周期第IB族，3d⁵4s²；
（2）屬于s區的元素是①④⑧，故答案為：①④⑧；
（3）根據晶體的晶胞結構，每個晶胞含有一個Mg，含有Ni個數為：6×$\frac{1}{2}$=3，含有C個數為：8×$\frac{1}{8}$=1，故該晶體的化學式為：MgCNi₃，故答案為：MgCNi₃；
（4）形成配離子具備的條件為：中心原子具有空軌道，配體具有孤對電子對，CN^-中C原子與N原子鍵以三鍵連接，三鍵中有1個δ鍵、2個π鍵，C原子還有一對孤對電子，雜化軌道數2，C原子采取sp雜化，故答案為：具有孤對電子；sp；
（5）某元素的特征電子排布式為nsⁿnpⁿ⁺¹，則n=2，故該元素的特征電子排布式為2s²2p³，該原子外層電子數為5，①與③形成的分子為H₂O，NH₃與H₂O都是極性分子，且分子之間能形成氫鍵，故NH₃在H₂O中的溶解度很大，故答案為：NH₃與H₂O都是極性分子，根據相似相溶原理，極性分子易溶于極性溶劑中，且分子之間能形成氫鍵；
（6）NH₃分子的中心原子N原子上含有3個σ 鍵，中心原子上的孤電子對數=$\frac{1}{2}$（5-3×1）=1，所以NH₃的VSEPR模型是四面體型，略去孤電子對后，其空間構型是三角錐形；故答案為：因NH₃中N原子有孤電子對，所以NH₃為三角錐形．

點評 本題是一道結構化學知識的題目，考查了學生有關原子結構和晶體結構的知識，綜合性強，難度大．