Question

【題目】[化學-選修3：物質結構與性質]

文藝復興時期，群青顏料曾用在許多著名的油畫上，當時群青顏料是由貴重的青金石研磨并制成的。青金石是指堿性鋁硅酸鹽礦物，其中含鈉、鋁、硅、硫、氯、氧等元素。

(1)硅元素基態原子的價電子軌道表示式為____________。

(2)第四周期中，與鋁未成對電子數相同的金屬元素有________種。

(3)Na+和Ne互為等電子體，電離能I2(Na)________I1(Ne)（填“>”或“<”）。

(4)①已知氯有多種含氧酸，其電離平衡常數如下：

化學式	HClO4	HClO3	HClO2	HClO
Ka	1×1010	1×101	1×10-2	4×10-8

HClO4的結構簡式為_________，HClO3中Cl原子的雜化軌道類型為________，HClO2中含有的共價鍵類型為__________。以上幾種含氧酸的酸性強弱不同，其原因為______________。

②氫鹵酸（HX）的電離過程如圖。ΔH1和ΔH2的遞變規律都是HF>HCl>HBr>HI，其中ΔH1(HF)特別大的原因為_________，影響ΔH2遞變的因素為______________。

(5)鋁單質為面心立方晶體，晶胞參數a=q nm，鋁的摩爾質量為Mg·mol-1，原子半徑為r pm，阿伏伽德羅常數的值為NA。則鋁單質的密度為________g·cm-3（列式即可，下同），鋁晶胞中原子的體積占晶胞體積的百分率為____________。

Answer 1

【答案】 4 > sp3 σ鍵和鍵 氯的含氧酸中非烴基氧原子數目越多，中心氯原子價態越高，正電性越高，導致Cl—O—H中的電子更向Cl偏移，越易電離出H+ HF的水溶液中存在氫鍵作用 原子半徑（或鍵長或鍵能）

【解析】(1)硅為第14號元素，在周期表第三周期第ⅣA，硅的價電子軌道表示式為；

(2)Al的未成對電子數為1，第四周期中未成對電子數為1的有K[Ar]4s1、Se[Ar]3d14s2、Cu[Ar]3d104s1、Ga[Ar]3d104s24p1、Br[Ar]3d104s24p5、其中金屬元素有4種；

(3)Na+和Ne電子層結構均為兩層飽和結構，Na+質子數為11，大于Ne的質子數，因此對最外層電子的吸引力Na＞Ne，所以電離能I2(Na)＞I1(Ne)；

(4)①根據含氧酸的結構特點，HClO4的結構簡式為，ClO3-中Cl原子的價層電子對數為3+=4，沒有孤電子對，故其雜化軌道形成為sp3，HClO2的結構式為H—O—Cl=O，共價鍵類型為極性共價鍵（或σ鍵和鍵）；氯的含氧酸中非烴基氧原子數目越多，中心氯原子價態越高，正電性越高，導致Cl—O—H中的電子更向Cl偏移，越易電離出H+，酸性越強，故酸性：HClO＜HClO2＜HClO3＜HClO4。

②ΔH1表示液態鹵化氫氣化：HX(aq)→HX(g)，吸收的能量；氣化需要克服分子間作用力，由于氟化氫分子間有氫鍵，所以分子間作用力大熔沸點高，氣化所吸收的能量高ΔH1特別大，ΔH2表示鹵化氫分解成原子，HX(g)→H(g)+X(g)是破壞共價鍵的過程，因此影響ΔH2遞變的因素：從上到下原子半徑越大，鍵長越小，越容易分解，ΔH2越小；

(5)Al是面心立方晶胞，平均占有的Al原子數為4個，根據密度公式：ρ=g/cm3，因此原子體積為4個球體的體積，占體積百分比=×100%=。