Question

15．（1）如圖1是部分主族元素第一電離能梯度圖，圖中，a點(diǎn)對應(yīng)的元素為氫，b、c兩點(diǎn)對應(yīng)的元素分別為O、Si（填元素符號）．
（2）將CrCl₃•6H₂O溶解在適量水中得到深綠色溶液，溶液中Cr³⁺以[Cr（H₂O）₅Cl]²⁺形式存在．
①上述溶液中，不存在的微粒間作用力是A、C（填標(biāo)號）．
A．離子鍵   B．共價鍵   C．金屬鍵    D．配位鍵    E．范德華力
②[Cr（H₂O）₅Cl]²⁺中Cr³⁺的軌道雜化方式不是sp³，理由是如果Cr³⁺采取sp³雜化，則只有4個成鍵軌道，無法形成6個配位鍵．
（3）下面關(guān)于晶體的說法不正確的是C．
A．晶體熔點(diǎn)由低到高：CF₄＜CCl₄＜CBr₄＜CI₄
B．硬度由大到�。航饎偸�＞碳化硅＞晶體硅
C．熔點(diǎn)由高到低：Na＞Mg＞Al
D．晶格能由大到�。篘aF＞NaCl＞NaBr＞NaI
（4）硼化鎂晶體在39K時呈超導(dǎo)性．在硼化鎂晶體中，鎂原子和硼原子是分層排布的，圖2是該晶體微觀結(jié)構(gòu)的透視圖，圖中的硼原子和鎂原子投影在同一平面上．則硼化鎂的化學(xué)式為MgB₂．
（5）鐵的金屬密堆積方式為體心立方結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)如圖3所示．  則晶胞中鐵原子的配位數(shù)為8．若鐵原子的半徑為r pm，寫出該堆積方式的空間利用率的表達(dá)式（不要求算出結(jié)果）$\frac{2×\frac{4}{3}π{r}^{3}}{（\frac{4r}{\sqrt{3}}）^{3}}$．

Answer 1

分析 （1）同一周期元素中，元素第一電離能隨著原子序數(shù)的增大而呈增大趨勢，但第IIA族、第VA族元素第一電離能大于相鄰元素，同一主族元素中，第一電離能隨著原子序數(shù)增大而減小；
（2）①溶液中非金屬元素之間存在共價鍵、含有孤電子對和含有空軌道的原子之間存在配位鍵、分子之間存在范德華力；
②如果Cr³⁺采取sp³雜化，則只有4個成鍵軌道，無法形成6個配位鍵；
（3）A．分子晶體的相對分子質(zhì)量越大，熔沸點(diǎn)越大；
B．鍵長越短，共價鍵越強(qiáng)，硬度越大；
C．金屬離子的電荷越大、半徑越小，其熔點(diǎn)越大；
D．離子半徑越小、離子鍵越強(qiáng)，則晶格能越大；
（4）該晶體微觀結(jié)構(gòu)的透視圖中，每個Mg原子周圍有6個B原子，每個B原子為3個Mg原子共用，利用均攤法計算解答；
（5）體心立方結(jié)構(gòu)的配位數(shù)為8；利用均攤法計算晶胞的結(jié)構(gòu)．

解答 解：（1）同一周期元素中，元素第一電離能隨著原子序數(shù)的增大而呈增大趨勢，但第IIA族、第VA族元素第一電離能大于相鄰元素，同一主族元素中，第一電離能隨著原子序數(shù)增大而減小，所以b是O元素、c是Si元素，
故答案為：O；Si；
（2）①A．電解質(zhì)在水溶液里電離出陰陽離子，所以該離子中不存在離子鍵，故選；
B．水分子或[Cr（H₂O）₅Cl]²⁺中，非金屬元素之間都存在共價鍵，故不選；        
C．該溶液中不存在金屬鍵，故選；
D．[Cr（H₂O）₅Cl]²⁺中Cr原子和水分子中的O原子之間存在配位鍵，故不選；        
E．溶液中水分子之間存在范德華力，故不選；
故選A、C；                                                       
②[Cr（H₂O）₅Cl]²⁺中Cr³⁺的配位數(shù)是6，如果Cr³⁺采取sp³雜化，則只有4個成鍵軌道，無法形成6個配位鍵，所以Cr³⁺的軌道雜化方式不是sp³，
故答案為：如果Cr³⁺采取sp³雜化，則只有4個成鍵軌道，無法形成6個配位鍵；
（3）A．分子晶體的相對分子質(zhì)量越大，熔沸點(diǎn)越大，則晶體熔點(diǎn)由低到高順序為CF₄＜CCl₄＜CBr₄＜CI₄，故A正確；
B．鍵長越短，共價鍵越強(qiáng)，硬度越大，鍵長C-C＜C-Si＜Si-Si，則硬度由大到小為金剛石＞碳化硅＞晶體硅，故B正確；
C．金屬離子的電荷越大、半徑越小，其熔點(diǎn)越大，則熔點(diǎn)由高到低為Al＞Mg＞Na，故C錯誤；
D．離子半徑越小、離子鍵越強(qiáng)，則晶格能越大，F(xiàn)、Cl、Br、I的離子半徑在增大，則晶格能由大到�。篘aF＞NaCl＞NaBr＞NaI，故D正確；
故選C；
（4）該晶體微觀結(jié)構(gòu)的透視圖中，每個Mg原子周圍有6個B原子，每個B原子為3個Mg原子共用，于一個Mg原子的B原子為$\frac{1}{3}$×6=2，Mg、硼原子個數(shù)比為1：2，故硼化鎂的化學(xué)式為MgB₂，
故答案為：MgB₂；
（5）鐵的金屬密堆積方式為體心立方結(jié)構(gòu)，即體心位置有一個鐵原子，上下八個頂點(diǎn)各一個，晶胞中鐵原子的配位數(shù)為8；體心立方中含有1+8×$\frac{1}{8}$=2個鐵原子，晶胞中鐵原子的體積為：2×$\frac{4}{3}$×π×r³，體心立方中，體對角線上為三個鐵原子相切，則體對角線為4r，晶胞邊長為：$\frac{4}{\sqrt{3}}$r，晶胞體積為：（$\frac{4r}{\sqrt{3}}$）³，空間利用率為：$\frac{2×\frac{4}{3}π{r}^{3}}{（\frac{4r}{\sqrt{3}}）^{3}}$×100%；
故答案為：8； $\frac{2×\frac{4}{3}π{r}^{3}}{（\frac{4r}{\sqrt{3}}）^{3}}$．

點(diǎn)評 本題考查了第一電離能、化學(xué)鍵、原子雜化方式的判斷、鐵的晶胞等知識點(diǎn)，根據(jù)價層電子對互斥理論確定中心原子雜化方式，第一電離能大小比較是高頻考點(diǎn)、易錯點(diǎn)，體心立方晶胞的計算為該題難點(diǎn)，題目難度中等．