Question

12．（1）用軌道示意圖表示Fe³⁺的價(jià)電子排布．
（2）某主族元素的電離能（電子伏特）如下：

I1	I2	I3	I4	I5	I6	I7
14.5	29.6	47.4	77.5	97.9	551.9	666.8

，判斷該元素處于VA族；
（3）若AB_n的中心原子A上沒有未用于形成共價(jià)鍵的孤對(duì)電子，運(yùn)用價(jià)層電子對(duì)互斥模型，下列說法正確的是C（填字母）．
A．若n=2，則分子的立體構(gòu)型為V形
B．若n=3，則分子的立體構(gòu)型為三角錐形
C．若n=4，則分子的立體構(gòu)型為正四面體形
D．以上說法都不正確
（4）臭氧分子的結(jié)構(gòu)如圖1，呈V型，鍵角116.5°．請(qǐng)回答：
①臭氧與氧氣的關(guān)系是同素異形體．
②下列分子與臭氧分子的結(jié)構(gòu)最相似的是C（填字母）．
A．H₂O　　　　B．CO₂　　　　　C．SO₂ D．BeCl₂
③臭氧分子是否為極性分子是（填“是”或“否”）．
（5）在短周期元素中，由三種元素組成的既有離子鍵又有共價(jià)鍵和配位鍵，且陰、陽離子所含電子數(shù)相差8個(gè)，該物質(zhì)的電子式．
（6）金屬鈦為六方最密堆積結(jié)構(gòu)，測得鈦的原子半徑為r，晶胞結(jié)構(gòu)如圖2所示，求該晶胞的邊長a=2r，b=$\frac{4\sqrt{6}}{3}$r（用含r的代數(shù)式表示）

Answer 1

分析 （1）Fe³⁺的價(jià)電子為3d⁵，根據(jù)洪特規(guī)則和保利不相容原理畫軌道示意圖；
（2）該元素第六電離能劇增，則元素原子最外層電子數(shù)為5；
（3）若n=2，則分子的立體構(gòu)型為直線形，若n=3，則分子的立體構(gòu)型為平面三角形，若n=4，則分子的立體構(gòu)型為正四面體形；
（4）①O₂和O₃都是由氧元素形成的不同單質(zhì)，互為同素異形體；
②O₃為V形結(jié)構(gòu)，根據(jù)分子中中心原子的價(jià)層電子對(duì)數(shù)判斷分子的空間構(gòu)型；
③分子中正負(fù)電荷中心不重合，這樣的分子為極性分子；分子中正負(fù)電荷的重心重合，則為非極性分子；
（5）由三種非金屬元素形成的荔枝化合物，且含有共價(jià)鍵，應(yīng)為銨鹽，陰、陽離子所含電子數(shù)相差8個(gè)，應(yīng)為NH₄Cl；
（6）上底面棱上的原子相鄰，可以得出長a=2r，內(nèi)部原子與上底面、及下底面3個(gè)原子相鄰且均形成正四面體結(jié)構(gòu)，高b為正四面體高的2倍，正四面體的棱長為2r，則正四面體側(cè)面高為2r×$\frac{\sqrt{3}}{2}$=$\sqrt{3}$r，底面中心到邊的距離為$\sqrt{3}$r×$\frac{1}{3}$，再利用勾股定理計(jì)算正四面體的高．

解答 解：（1）Fe³⁺的價(jià)電子為3d⁵，根據(jù)洪特規(guī)則和保利不相容原理，則軌道示意圖為，故答案為：；
（2）該元素第六電離能劇增，則元素原子最外層電子數(shù)為5，處于VA族，故答案為：VA；
（3）根據(jù)價(jià)層電子對(duì)互斥理論知，若AB_n型分子的中心原子A上沒有未用于形成共價(jià)鍵的孤對(duì)電子，若n=2，則分子的立體構(gòu)型為直線形，若n=3，則分子的立體構(gòu)型為平面三角形，若n=4，則分子的立體構(gòu)型為正四面體形，故選：C；
（4）①O₂和O₃都是由氧元素形成的不同單質(zhì)，互為同素異形體，故答案為：同素異形體；
②二氧化碳、BeCl₂為直線型，水為V形結(jié)構(gòu)，但不存在大π鍵，在臭氧O₃中，中心的氧原子以sp²雜化，與兩旁的配位氧原子鍵合生成兩個(gè)σ鍵，使O₃分子呈折線形，在三個(gè)氧原子之間還存在著一個(gè)垂直于分子平面的大π鍵，這個(gè)離域的π鍵是由中心的氧原子提供兩個(gè)p電子、另外兩個(gè)配位氧原子各提供一個(gè)p電子形成的，SO₂分子呈“V”字形結(jié)構(gòu)，其成鍵方式與O₃類似，S原子sp²雜化，S原子和兩側(cè)的氧原子除以σ鍵結(jié)合以外，還形成一個(gè)三中心四電子的大π鍵，故選：C；
③O₃中的中心O原子為sp²雜化，理想模型為平面三角形，分子構(gòu)型為V型，而且O₃形成的是三中心四電子大π鍵，空間構(gòu)型不對(duì)稱．正負(fù)電荷重心不重合，所以是極性分子，故答案為：是；
（5）由三種非金屬元素形成的荔枝化合物，且含有共價(jià)鍵，應(yīng)為銨鹽，陰、陽離子所含電子數(shù)相差8個(gè)，應(yīng)為氯化銨，化學(xué)式為NH₄Cl，電子式為，故答案為：；
（6）上底面棱上的原子相鄰，可以得出長a=2r，內(nèi)部原子與上底面、及下底面3個(gè)原子相鄰且均形成正四面體結(jié)構(gòu)，高b為正四面體高的2倍，正四面體的棱長為2r，則正四面體側(cè)面高為2r×$\frac{\sqrt{3}}{2}$=$\sqrt{3}$r，底面中心到邊的距離為$\sqrt{3}$r×$\frac{1}{3}$，由勾股定理可知正四面體的高為$\sqrt{（\sqrt{3}r）^{2}-（\frac{\sqrt{3}}{3}r）^{2}}$=$\frac{2\sqrt{6}}{3}$r，故b=2×$\frac{2\sqrt{6}}{3}$r=$\frac{4\sqrt{6}}{3}$r，故答案為：2r；$\frac{4\sqrt{6}}{3}$r．

點(diǎn)評(píng) 本題是對(duì)物質(zhì)結(jié)構(gòu)的考查，涉及核外電子排布、電離能、空間構(gòu)型、晶胞計(jì)算等，需要學(xué)生具備一定的空間想象與計(jì)算能力，題目難度較大．