Question

【化學(xué)一選修3：物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)】
以色列科學(xué)家謝赫特曼因發(fā)現(xiàn)準(zhǔn)晶體而獨(dú)享2011年諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)．
（1）一些準(zhǔn)晶體材料十分“平滑”，例如聚四氟乙烯，可用于制造汽車活塞等．聚四氟乙烯單體為CF₂=CF₂，單體中碳原子雜化方式為

 

．四氟乙烯中有

 

個(gè)δ鍵，四氟乙烯屬于

 

分子（選填“極性”“非極性”），沸點(diǎn)C₂F₄

 

C₂Cl₄（選填“＞”“＜”）．
（2）1982年謝赫特曼發(fā)現(xiàn)的準(zhǔn)晶體是錳與另一種短周期元素X形成的凝固態(tài)．
①M(fèi)n原子在基態(tài)時(shí)核外電子排布式為

 

．金屬錳為體心立方晶胞，若晶胞中距離最近的錳原子核間距離為a pm，則金屬錳晶體的密度為

 

g/cm³．
②已知元素X與同周期相鄰Y、Z兩元素性質(zhì)如下表．錳與X在準(zhǔn)晶體中的結(jié)合力為

 

．謝赫特曼發(fā)現(xiàn)的準(zhǔn)晶體分子的結(jié)構(gòu)如圖所示，則該晶體的化學(xué)式為

 

．它呈

 

面體．

元素	X	Y	Z
電負(fù)性	1.5	1.2	1.8
第一電離能（kJ/mol）	578	738	787
第二電離能（kJ/mol）	1817	1451	1577
第三電離能（kJ/mol）	2745	7733	3232
第四電離能（kJ/mol）	11575	10540	4355

Answer 1

考點(diǎn)：晶胞的計(jì)算,原子核外電子排布,原子軌道雜化方式及雜化類型判斷

專題：化學(xué)鍵與晶體結(jié)構(gòu)

分析：（1）根據(jù)碳原子之間的共價(jià)鍵類型判斷雜化類型；根據(jù)碳原子之間和碳氟之間的共價(jià)鍵判斷；根據(jù)空間構(gòu)型判斷分子的極性；根據(jù)存在的微粒類型判斷其晶體類型，根據(jù)晶體類型判斷熔沸點(diǎn)高低；
（2）①根據(jù)Mn原子序數(shù)，根據(jù)能量最低原則、泡利不相容原理和洪特規(guī)則判斷；根據(jù)ρ=

M

Vm

計(jì)算密度；
②根據(jù)X的電負(fù)性和電離能判斷出X為Al元素，與Mn結(jié)合在一起的化學(xué)鍵為金屬鍵；根據(jù)均攤法計(jì)算出Mn與Al原子數(shù)目比，得到化學(xué)式；利用晶胞結(jié)構(gòu)判斷晶胞的空間構(gòu)型．

解答： 解：（1）CF₂=CF₂中碳原子之間以碳碳雙鍵結(jié)合，為平面結(jié)構(gòu)，雜化類型為sp²雜化；分子內(nèi)C與F形成δ鍵，共有4條δ鍵，碳碳雙鍵中含有1條δ鍵，共有5條δ鍵；四氟乙烯為平面構(gòu)型且高度對(duì)稱，故其正負(fù)電荷重心重合，為非極性分子；C₂F₄和C₂Cl₄組成微粒都是分子，熔沸點(diǎn)取決于范德華力，由于C₂Cl₄相對(duì)分子質(zhì)量大，則范德華力較大，所以熔沸點(diǎn)較高，
故答案為：sp²；5；非極性；＜；
（2）①M(fèi)n原子序數(shù)為25，根據(jù)能量最低原則、泡利不相容原理和洪特規(guī)則寫出核外電子排布式為：1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁵4s²；Mn為體心立方，則一個(gè)晶胞中含有兩個(gè)Mn原子；距離最近的錳原子的距離為位于晶胞頂點(diǎn)和位于體心的Mn的距離，則晶胞邊長(zhǎng)=

2 3 a

3

pm=

2 3 a

3

×10-10cm，一個(gè)晶胞體積為(

2 3 a

3

×10-10)3cm³，ρ=

M

Vm

=

55

( 2 3 a 3 ×10-10)3 2 ×NA

=

1.2

a3

×106，
故答案為：1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁵4s²；

1.2

a3

×10-6g/cm³；
②X第三電離能與第四電離能之間有較大的差距，說明X最外層電子數(shù)為3，且電負(fù)性小于2，屬于金屬，可推斷為Al元素，Mn是金屬，二者以金屬鍵結(jié)合；觀察該準(zhǔn)晶體分子的結(jié)構(gòu)可知：Mn數(shù)為1，Al位于頂點(diǎn)共有12個(gè)，其分子式為：MnAl₁₂；結(jié)合分子構(gòu)型，展開空間想象，共有20個(gè)面，為20面體，
故答案為：金屬鍵；MnAl₁₂；20．

點(diǎn)評(píng)：本題綜合考查物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)，涉及核外電子排布規(guī)律、電離能、雜化理論、分子結(jié)構(gòu)、晶胞結(jié)構(gòu)等，難度中等．