Question

8．（1）與銅同周期、基態原子最外層電子數相同的過渡元素，它位于周期表中d區，其基態原子的電子排布式為[Ar]3d⁵4s¹．
（2）如圖1曲線表示部分短周期元素的原子序數（按遞增順序排列）和其常見單質沸點的關系．其中A點表示的單質是F₂（填化學式）．

鍵長/（pm）	B-F	B-Cl	B-Br
計算值	152	187	199
實測值	130	175	187

（3）三氟化硼分子的空間構型是平面三角形；三溴化硼、三氯化硼分子結構與三氟化硼相似，如果把B-X鍵都當作單鍵考慮來計算鍵長，理論值與實測鍵長結果如表．硼鹵鍵長實測值比計算值要短得多，可能的原因是B與X原子間還有π鍵形成．
（4）海產品添加劑多聚磷酸鈉是由Na⁺與多聚磷酸根離子組成的，某種多聚磷酸根的結構如圖2．
①磷原子的雜化類型為sp³．
②這種多聚磷酸鈉的化學式為Na_n+1P_nO_3n+1．
（5）已知HF與F^-通過氫鍵結合成HF₂^-．判斷HF₂^-和HF₂^-微粒間能否形成氫鍵，并說明理由．在HF₂^-中，已經存在分子內氫鍵（F-H…F^-），所以沒有可用于形成分子間氫鍵的氫原子，故HF₂^-和HF₂^-微粒間不能形成氫鍵．

Answer 1

分析 （1）與銅同周期、基態原子最外層電子數相同的過渡元素，為24號元素Cr，位于周期表中d區，其基態原子的電子排布式為[Ar]3d⁵4s¹；
（2）圖中曲線表示8種元素的原子序數（按遞增順序連續排列）和單質沸點的關系，A以及前面的2種單質的沸點都低于0℃，則連續3種均為氣體單質，根據周期表分析；
（3）根據鮑林（Pauling）的雜化軌道理論：價層電子對個數=σ鍵個數+孤電子對個數，σ鍵個數=配原子個數，孤電子對個數=$\frac{1}{2}$×（a-xb），a指中心原子價電子個數，x指配原子個數，b指配原子形成穩定結構需要的電子個數，根據價層電子對互斥理論確定其空間構型；sp³雜化，無孤電子對數，空間構型都是正四面體形；有一對孤電子對，空間構型是三角錐型；有兩對孤電子，所以分子空間構型為V形；sp²雜化，無孤電子對數，空間構型是平面三角形；sp雜化，無孤電子對數，空間構型都是直線形；硼鹵鍵長實測值比計算值要短得多，可能的原因是B與X原子間還有π鍵形成；
（4）①根據價層電子對互斥理論確定其雜化方式，
②由給出的多聚磷酸根結構式知，含有n個多聚磷酸根離子，相當于是n個磷酸根離子中去掉了（n-1）氧原子，從而確定分子式；
（5）氫鍵結合的通式，可用X-H…Y表示．式中X和Y代表F，O，N等電負性大而原子半徑較小的非金屬原子．X和Y可以是兩種相同的元素，也可以是兩種不同的元素．

解答 解：（1）與銅同周期、基態原子最外層電子數相同的過渡元素，為24號元素Cr，位于周期表中d區，其基態原子的電子排布式為[Ar]3d⁵4s¹，
故答案為：d區；[Ar]3d⁵4s¹；
（2）圖中曲線表示8種元素的原子序數（按遞增順序連續排列）和單質沸點的關系，A以及前面的2種單質的沸點都低于0℃，則連續3種均為氣體單質，在周期表中，連續出現氣體單質的為第二周期的N、O、F，所以A為第三種氣體單質，則為F₂；
故答案為：F₂；
（3）BF₃中B形成3個σ鍵，孤對電子數為$\frac{1}{2}$×（3-3×1）=0，為sp²雜化，立體構型為平面正三角形；硼鹵鍵長實測值比計算值要短得多，可能的原因是B-X鍵具有一定程度的雙鍵性質，在B原子上有一個空的2p軌道從三個鹵素原子上的任何一個已經充滿電子的對稱性相同的p軌道接受一對電子形成了p-pπ鍵，
故答案為：平面三角形；B與X原子間還有π鍵形成；
（4）①磷原子形成了四個σ鍵，沒有孤電子對，價電子對數為4，故呈sp³雜化，故答案為：sp³；
②由給出的多聚磷酸根結構式知，含有n個多聚磷酸根離子，相當于是n個磷酸根離子中去掉了（n-1）氧原子，所帶電荷為-2×（3n+1）+5n=-（n+2），由化合價規則知磷酸鈉的組成為Na_n+1P_nO_3n+1，故答案為：sp³；Na_n+1P_nO_3n+1；
（5）在HF₂^-中，已經存在分子內氫鍵（F-H…F^-），所以沒有可用于形成分子間氫鍵的氫原子，故HF₂^-和HF₂^-微粒間不能形成氫鍵，
故答案為：在HF₂^-中，已經存在分子內氫鍵（F-H…F^-），所以沒有可用于形成分子間氫鍵的氫原子，故HF₂^-和HF₂^-微粒間不能形成氫鍵．

點評 本題考查比較綜合，涉及周期表的應用，BF₃分子的構型判斷以及有關三氯化硼分子結構知識，雜化方式的判斷、化學式的書寫以及氫鍵的形成條件及表示方法，難度不大．