Question

4．氧族元素是指位于元素周期表第16列的元素，包括氧、硫、硒（Se）、碲（Te）、釙（Po）五種元素．
請回答下列問題：
（1）與氧同周期的相鄰元素中，第一電離能由大到小的順序為F＞N＞O．
（2）臭鼬排放的臭氣主要成分為3-MBT（3-甲基-2-丁烯硫醇，結構如圖1）．

1mol3-MBT中含有σ鍵數目為15N_A（N_A為阿伏伽德羅常數的值）．沸點：3-MBT低于（CH₃）₂C=CHCH₂OH（填“高于”或“低于”），主要原因是（CH₃）₂C=CHCH₂OH分子間含有氫鍵，增強分子間作用力，使沸點升高．
（3）S有+4和+6兩種價態的氧化物．
下列關于氣態SO₃和SO₂的說法中正確的是AD（填選項字母）．
A．中心原子的價層電子對數目相等
B．都是極性分子
C．中心原子的孤對電子數目相等
D．都含有極性鍵
②SO₃分子的空間構型為平面三角形，與其互為等電子體的陰離子為NO₃^-、CO₃^2-（舉一例）．將純液態SO₃冷卻到289.8K時凝固得到一種螺旋狀單鏈結構的固體，其結構如圖2，此固態SO₃中S原子的雜化軌道類型是sp³．
（4）元素X與硒同周期，X元素原子核外未成對電子數最多，X為Cr（填元素符號），X的基態原子的電子排布式為1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁵4s¹．
（5）單質釙是由金屬鍵形成的晶體；若已知Po的摩爾質量為Mg•mol^-1，原子半徑為r pm，阿伏伽德羅常數的值為N_A，則釙晶體的密度的表達式為$\frac{1{0}^{30}M}{8{r}^{3}{N}_{A}}$g/cm³．

Answer 1

分析 （1）同一周期元素的第一電離能隨著原子序數增大而增大，但第IIA族、第VA族元素第一電離能大于其相鄰元素，據此判斷第一電離能大小順序；
（2）每個共價鍵中均有一個σ鍵，（CH₃）₂C=CHCH₂OH 分子中含有氫鍵，增強分子間作用力；
（3）①SO₃中價電子對為3，沒有孤對電子，為平面三角形；而SO₂中價電子數為3，孤對電子數為1，為V型，據此進行解答；
②SO₃的價電子對為3，沒有孤對電子，為平面三角形；價電子數和原子數分別相等的是等電子體，據此寫出滿足條件的陰離子；圖2中固態SO₃中S原子形成4個共價單鍵；
（4）元素X與硒同周期，X元素原子核外未成對電子數最多，則X為24號元素Cr，根據構造原理寫出Cr的基態原子的電子排布式；
（5）單質釙是有金屬鍵形成的晶體，屬于簡單立方堆積，一個晶胞中含有1個原子；如果原子半徑為rpm，則晶胞的邊長是2rpm，根據ρ=$\frac{m}{V}$計算釙晶體的密度的表達式．

解答 解：（1）與O同周期的相鄰元素為N和F，同一周期元素，元素的第一電離能隨著原子序數增大而增大，其中N元素的2p軌道電子處于半充滿狀態，穩定性較強，則第一電離能大小的順序為：F＞N＞O，
故答案為：F＞N＞O；
（2）每個單鍵中均有一個σ鍵，雙鍵中含有1個σ鍵，一個3一甲基-2-丁烯硫醇分子中共有15個共價鍵，則1mol 3一MBT中含有σ鏈數目為15N_A；（CH₃）₂C=CHCH₂OH 分子間能夠形成氫鍵，增強分子間作用力，使沸點升高，故3-MBT的沸點低于（CH₃）₂C=CHCH₂OH的，
故答案為：15N_A；低于；（CH₃）₂C=CHCH₂OH 分子間含有氫鍵，增強分子間作用力，使沸點升高；
（3）①SO₃中價電子對為3，沒有孤對電子，為平面三角形，而SO₂中價電子數為3，孤對電子數為1，為V型，
A．根據分析可知，二者中心原子的價層電子對數目相等，都是3對，故A正確；             
B．二氧化硫是極性分子，而三氧化硫為平面三角形，結構對稱，為非極性分子，故B錯誤；
C．中心原子的孤對電子數目不等，二氧化硫分子中含有1對，三氧化硫不存在孤對電子，故C錯誤；               
D．二氧化硫和三氧化硫都含有S與O之間的極性鍵，故D正確；
故答案為：AD；
②SO₃分子的空間構型為平面三角形，價電子數和原子數分別相等的是等電子體，則與其互為等電子體的銀離子為NO₃^-；CO₃^2-；
圖2中固態SO₃中S原子形成4個共價單鍵，其雜化軌道類型是sp³，
故答案為：平面三角形；NO₃^-、CO₃^2-；sp³；
（4）元素X與硒同周期，X元素原子核外未成對電子數最多，則X為24號元素Cr，Cr的基態原子的電子排布式為：1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁵4s¹，
故答案為：Cr；1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁵4s¹；
（5）單質釙是有金屬鍵形成的晶體，屬于簡單立方堆積，一個晶胞中含有1個原子，如果原子半徑為rpm，則晶胞的邊長是2rpm，則釙晶體的密度的表達式為：$\frac{M}{{N}_{A}×（{2r×1{0}^{-10}）}^{3}}$g/cm³=$\frac{1{0}^{30}M}{8{r}^{3}{N}_{A}}$g/cm³，
故答案為：金屬鍵；$\frac{1{0}^{30}M}{8{r}^{3}{N}_{A}}$．

點評 本題考查較為綜合，涉及晶胞計算、物質結構與性質、第一電離能比較、原子雜化軌道判斷等知識，題目濃度較大，注意掌握晶胞結構與應用，（1）為易錯點，注意第IIA族、第VA族元素第一電離能大于其相鄰元素，試題培養了學生的分析、理解能力及靈活應用能力．