Question

5．堿土金屬指II A族的鈹（Be）、鎂（Mg）、鈣（Ca）、鍶（Sr）、鋇（Ba）等元素，它們的單質及其化合物有著廣泛的用途．
（1）Be基態(tài)原子的軌道表示式為；鎂和鋁的笫二電離能：I₂（Mg）＜I₂（Al） （填“＞”“＜”或“=”）．
（2）在500～600℃氣相中，氯化鈹以二聚體Be₂Cl₄，（）的形式存在，在1000℃，氯化鈹則以BeCl₂形式存在．
①在二聚體Be₂Cl₄中Be的雜化方式為sp²，1mol Be₂Cl₄中含有2mol 配位鍵．
②MgCl₂的熔、沸點比BeCl₂高的原因是MgCl₂是離子晶體，而BeCl₂是分子晶體．發(fā)生狀態(tài)變化時，離子晶體要克服離子鍵，分子晶體要克服分子間作用力，離子鍵比分子間作用力強得多．
（3）根據巴索洛規(guī)則：一般來講，鹽中陰、陽離子半徑相差較大時，其溶解度較大．則在水中溶解度 S（SrF₂）＜S（BaF₂）  （填“＞”“＜””或“=”）．
（4）石灰氮（CaCN₂）-種堿性肥料，可用作除草劑、殺菌劑、殺蟲劑等．
①CaCN₂中陰離子為CN₂^2-，與CN₂^2-互為等電子體的分子有N₂O和CO₂（填化學式），寫出CN₂^2-的電子式．
②CaCN₂與水反應生成CaCO₃和NH₃兩種物質，則1mol CaCN₂與水反應的過程中，反應物斷裂的σ鍵總數4.816×l0²⁴．
（5）Mg²⁺與Ni²⁺、O^2-形成晶體的晶胞結構如圖所示（Ni²⁺未畫出），則該晶體的化學式為Mg₂NiO₃．已知該品胞參數a pm．則該晶體的密度為$\frac{155}{（a×1{0}^{-10}）^{3}×{N}_{A}}$g•cm^-3（用a和N_A表示）．

Answer 1

分析 （1）Be是堿土族金屬，在周期表中位于第二周期，IIA族，其核外電子排布式為1s²2s²；Mg為堿土族金屬，位于周期表中第三周期，IIA族，核外電子排布式為1s²2s²2p⁶3s²，Al位于周期表中第三周期，第IIIA族，核外電子排布式為1s²2s²2p⁶3s²3p¹，Al失去第二個電子比Mg要困難；
（2）500～600℃氣相中，氯化鈹以二聚體Be₂Cl₄的形式存在，在1000℃，氯化鈹則以BeCl₂形式存在，
①二聚體結構式為，Be與Cl成三個鍵，因此Be的雜化方式為sp²，Cl的最外層含有1個單電子，最多形成1根共價鍵，則另外一根鍵為配位鍵；
②BeCl₂與AlCl₃相似，均為分子晶體，MgCl₂是離子晶體，離子晶體的熔沸點比分子晶體高；
（3）對于SrF₂和BaF₂，Ba²⁺的半徑大于Sr²⁺，二者均為堿土族金屬，因此BaF₂的陰陽離子半徑差別比SrF₂更大；
（4）①求粒子的等電子體常采用的方法是上下左右平移元素，同時調電子數，因此與CN₂^2-互為等電子體的分子還有CO₂，根據CO₂的電子式，寫出$C{N}_{2}^{2-}$的電子式；
②CaCN₂與水反應生成CaCO₃和NH₃兩種物質，反應方程式為：CaCN₂+3H₂O=CaCO₃+2NH₃，1molCaCN₂與3molH₂O反應，據此判斷斷裂反應物的σ鍵數量；
（5）立方晶胞頂點粒子占$\frac{1}{8}$，面心粒子占$\frac{1}{2}$，棱上粒子占$\frac{1}{4}$，根據晶胞計算粒子數，再根據電中性原理求解該晶體的化學式；根據晶體密度計算公式：$ρ=\frac{z{M}_{r}}{{N}_{A}V}$求解，其中z為粒子個數，Mr為粒子相對質量，V為一個晶胞體積．

解答 解：（1）Be在周期表中位于第二周期，IIA族，其核外電子排布式為1s²2s²，則其基態(tài)原子的軌道表示式為；Mg位于周期表中第三周期，IIA族，核外電子排布式為1s²2s²2p⁶3s²，Al位于周期表中第三周期，第IIIA族，核外電子排布式為1s²2s²2p⁶3s²3p¹，Al在失去一個電子之后，剩下的是相對穩(wěn)定結構，再失去電子比Mg要困難，因此第二電離能：I₂（Mg）＜I₂（Al）．
故答案為：；＜；
（2）①500～600℃氣相中，氯化鈹以二聚體Be₂Cl₄的形式存在，結構式為，Be與Cl成三個鍵，因此Be的雜化方式為sp²；Cl的最外層含有1個單電子，最多形成1根共價鍵，則另外一根鍵為配位鍵，根據結構式，其中有2個Cl存在配位鍵，因此1molBe₂Cl₄存在2mol配位鍵，
故答案為：sp²；2；
②Be和Al處于對角線位置，二者性質相似，BeCl₂與AlCl₃相似，均為分子晶體，MgCl₂是離子晶體，離子晶體的熔沸點比分子晶體高，因此MgCl₂的熔、沸點比BeCl₂高的原因是MgCl₂是離子晶體，而BeCl₂是分子晶體．發(fā)生狀態(tài)變化時，離子晶體要克服離子鍵，分子晶體要克服分子間作用力．離子鍵比分子間作用力強得多，
故答案為：MgCl₂是離子晶體，而BeCl₂是分子晶體．發(fā)生狀態(tài)變化時，離子晶體要克服離子鍵，分子晶體要克服分子間作用力．離子鍵比分子間作用力強得多；
（3）根據巴索洛規(guī)則：一般來講，鹽中陰、陽離子半徑相差較大時，其溶解度較大，對于SrF₂和BaF₂，Ba²⁺的半徑大于Sr²⁺，二者均為堿土族金屬，因此BaF₂的陰陽離子半徑差別比SrF₂更大，因此在水中溶解度 S（SrF₂）＜S（BaF₂），
故答案為：＜；
（4）①等電子體是指原子數相同，價電子數也相同的粒子，則與CN₂^2-互為等電子體的分子有N₂O和CO₂，根據CO₂的電子式，仿照著可以寫出CN₂^2-的電子式：，故答案為：CO₂；；
②CaCN₂與水反應生成CaCO₃和NH₃兩種物質，反應方程式為：CaCN₂+3H₂O=CaCO₃+2NH₃，反應物為1molCaCN₂與3molH₂O反應，1molCaCN₂中有2molσ鍵，3molH₂O有6molσ鍵，因此1mol CaCN₂與水反應的過程中，反應物斷裂的σ鍵總數為8mol，即4.816×10²⁴，
故答案為：4.816×10²⁴；
（5）立方晶胞頂點粒子占$\frac{1}{8}$，面心粒子占$\frac{1}{2}$，棱上粒子占$\frac{1}{4}$，根據晶胞結構，Mg²⁺數目為$4×\frac{1}{2}=2$，O^2-數目為$12×\frac{1}{4}=3$，根據電中性原理，Ni²⁺數目為1，所以該晶體的化學式為Mg₂NiO₃；
已知該品胞參數a pm，取1mol晶胞，則含有1molMg₂NiO₃，1mol晶胞的質量為m=1mol×155g/mol=155g，1mol晶胞含有N_A個晶胞，一個晶胞的體積為${V}_{0}=（a×1{0}^{-10}）^{3}c{m}^{3}$，因此晶體的密度為$ρ=\frac{m}{{N}_{A}×V}=\frac{155}{（a×1{0}^{-10}）^{3}×{N}_{A}}g/c{m}^{3}$，
故答案為：Mg₂NiO₃；$\frac{155}{（a×1{0}^{-10}）^{3}×{N}_{A}}$．

點評 本題主要考察物質結構知識，包含軌道表示式，共價鍵類型判斷，電離能，晶體類型判斷，溶解度，晶胞的計算．題目難度中等，是中檔題．