Question

2．鉻、銅、硼在很多領域有重要用途．請回答下列問題：
（1）下列現象和應用與電子躍遷無關的是D、E．
A．激光   B．焰色反應   C．原子光譜   D．燃燒放熱  E．石墨導電
（2）A、B兩種短周期元素，A是原子半徑最小的元素，B原子最外層電子數是次外層的兩倍．某平面正六邊形分子由A、B兩種元素組成且原子個數比為1：1，該分子中含有12個σ鍵．
（3）元素鉻化合物（CrO₂Cl₂）在有機合成中可作氧化劑或氯化劑，能與許多有機物反應．
①與鉻同周期的基態(tài)原子中最外層電子數為2的副族元素有5種
②在a：苯  b：CH₃OH  c：HCHO  d：CS₂  e：CCl₄五種有機溶劑中，碳原子采取sp³雜化的分子有b e（填字母），CS₂分子的鍵角是180⁰．
（4）在圖1配合物離子[Cu（NH₃）₄]²⁺中畫出配位鍵：

（5）硼砂是含結晶水的四硼酸鈉，其陰離子X^m-（含B、O、H三種元素）的球棍模型如圖2所示：
①在X^m-中，硼原子軌道的雜化類型有sp²雜化、sp³雜化；m=2（填數字）．
②硼砂晶體由Na⁺、X^m-和H₂O構成，它們之間存在的作用力有BCD（填序號）．
A．共價鍵      B．離子鍵       C．氫鍵    D．范德華力       E．金屬鍵
（6）單質硼可用于生成具有優(yōu)良抗沖擊性能硼鋼．以硼酸和金屬鎂為原料經過兩步反應可制備單質硼，用化學方程式表示制備過程2H₃BO₃$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$B₂O₃+3H₂O、B₂O₃+3Mg $\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2B+3MgO．

Answer 1

分析 （1）電子躍遷本質上是組成物質的粒子（原子、離子或分子）中電子的一種能量變化．如激光、焰色反應、原子光譜都與電子躍遷有關；
（2）A、B兩種短周期元素，A是原子半徑最小的元素為H元素，B原子最外層電子數是次外層的兩倍為C元素．平面正六邊形分子為苯分子，據此分析解答；
（3）①根據鉻的基態(tài)原子中最外層電子數找出與其相同周期的最外層電子數為2的副族元素；
②中心原子的雜化類型為sp³，說明該分子中心原子的價層電子對個數是4，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(wěn)定結構需要的電子個數；
（4）配位鍵有提供孤電子對的原子指向提供空軌道的離子；
（5）①1，3，5，6代表氧原子，2，4代表B原子，2號B形成3個鍵，則B原子為SP²雜化，4號B形成4個鍵，則B原子為SP³雜化； B一般是形成3個鍵，4號B形成4個鍵，其中1個鍵很可能就是配位鍵，配位鍵存在4號與5號之間，結合化合價代數和為0的原則判斷；
②注意題目要求，鈉離子與X^m-形成離子鍵，結晶水分子間存在氫鍵和范德華力；
（6）硼酸和金屬鎂為原料可制備單質硼，反應生成MgO、硼與水．

解答 解：（1）A．電子躍遷產生光子與入射光子具有相關性．即入射光與輻射光的相位相同．如果這一過程能夠在物質中反復進行，并且能用其他方式不斷補充因物質產生光子而損失的能量．那么產生的光就是激光，與電子躍遷有關，故A錯誤；
B．當堿金屬及其鹽在火焰上灼燒時，原子中的電子吸收了能量，從能量較低的軌道躍遷到能量較高的軌道，但處于能量較高軌道上的電子是不穩(wěn)定的，很快躍遷回能量較低的軌道，這時就將多余的能量以光的形式放出，因而能使火焰呈現顏色，與電子躍遷有關，故B錯誤；
C．原子光譜的產生是原子核電子發(fā)生能級躍遷的結果，與電子躍遷有關，故C錯誤；
D．燃燒放熱是化學能轉化為熱能，與電子躍遷無關，故D正確；
E．石墨是層狀結構，層間有自由移動的電子，與電子躍遷無關，故E正確．
故選DE；
（2）A、B兩種短周期元素，A是原子半徑最小的元素為H元素，B原子最外層電子數是次外層的兩倍為C元素，該分子由C、H兩種元素組成且原子個數比為1：1的平面正六邊形分子為C₆H₆，分子中6個碳原子的電子都以sp²雜化軌道相互重疊，形成 6個碳碳σ鍵，又各以1個sp²雜化軌道分別跟氫原子的1s軌道進行重疊，形成6個σ鍵，共12個σ鍵，
故答案為：12；
（3）①鉻是24號元素，核外電子排布式為1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁵4s¹；同周期最外層排2個電子的元素有Sc、Ti、V、Mn、Fe、Co、Ni、Zn，屬于副族元素有Sc、Ti、V、Mn、Zn五種，
故答案為：5；
②a：C₆H₆中C原子雜化軌道數=σ鍵數+孤對電子對數=3+0=3，所以采取sp²雜化；
b：CH₃OH中C原子雜化軌道數=σ鍵數+孤對電子對數=4+0=3，所以采取sp³雜化；
c：甲醛（H₂C=O）分子內碳原子價層電子對個數=3+$\frac{1}{2}$×（4-2×1-1×2）=3，形成3個σ鍵，無孤對電子，雜化方式為sp²雜化；
d：CS₂分子碳原子的價層電子對是2，一個CS₂分子中含有2個π鍵，C原子雜化軌道數=σ鍵數+孤對電子對數=2+0=2，所以碳原子采用SP雜化；
e：CCl₄中碳原子價層電子對個數=4+$\frac{1}{2}$×（4-4×1）=4，所以C原子采用sp³雜化；
CS₂分子碳原子的價層電子對是2，一個CS₂分子中含有2個π鍵，C原子雜化軌道數=σ鍵數+孤對電子對數=2+0=2，所以碳原子采用SP雜化，是直線型分子，分子的鍵角是180⁰，
故答案為：b、e；180⁰；
（4）配合物離子[Cu（NH₃）₄]²⁺中Cu²⁺提供空軌道的原子、N原子提供孤電子對，N→Cu，故結構式為：，
故答案為：；
（5）①1，3，5，6代表氧原子，2，4代表B原子，2號B形成3個鍵，則B原子為SP²雜化，4號B形成4個鍵，則B原子為SP³雜化； B一般是形成3個鍵，4號B形成4個鍵，其中1個鍵很可能就是配位鍵，配位鍵存在4號與5號之間．觀察模型，可知X^m-是（H₄B₄O₉）^m-，依據化合價H為+1，B為+3，O為-2，可得m=2，
故答案為：sp²雜化、sp³雜化；2；
②鈉離子與X^m-形成離子鍵，結晶水分子間存在氫鍵和范德華力，
故答案為：BCD．
（6）硼酸和金屬鎂為原料可制備單質硼，反應生成MgO、硼與水，反應方程式為：2H₃BO₃$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$B₂O₃+3H₂O，B₂O₃+3Mg $\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2B+3MgO，
故答案為：2H₃BO₃$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$B₂O₃+3H₂O；B₂O₃+3Mg $\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2B+3MgO．

點評 本題考查了電子躍遷的本質、原子的核外電子排布式的書寫、雜化的應用、電離能、配位鍵等知識點，注意掌握構造原理書寫基態(tài)原子核外電子排布式，掌握常見的與電子躍遷有關的現象、掌握雜化理論的應用、配位鍵的本質是解題的關鍵，題目難度中等．