Question

（2011?西安模擬）[化學一選修物質結構與性質]
A、B、C、D、E都是短周期主族元素，原子序數依次增大，B、C同周期，A、D同主族，E的單質既可溶于稀硫酸又可溶于氫氧化鈉溶液．a、b能形成兩種在常溫下呈液態的化合物甲和乙，原子個數比分別為2：1和1：1．根據以上信息回答下列1-3問：
（1）C和D的離子中，半徑較小的是

Na⁺

 （填離子符號）．
（2）實驗室在測定C的氣態氫化物的相對分子質量時，發現實際測定值比理論值大出許多，其原因是

由于HF中含有氫鍵相結合的聚合氟化氫分子（HF）n

．
（3）C、D、E可組成離子化合物D_xE₆其晶胞（晶胞是在晶體中具有代表性的最小重復單元）結構如圖所示，陽離子D⁺（用0表示）位于正方體的棱的中點和正方體內部；陰離子EC₆^x-（用示）位于該正方體的頂點和面心，該化合物的化學式是

Na₃AlF₆

．

（4）Mn、Fe均為第四周期過渡元素，兩元素的部分電離能數據列于下表：

元素		Mn	Fe
電離 能/kJ?mol-1	Ⅰ1	717	759
	Ⅱ2	1509	1561
	Ⅲ3	3248	2957

回答下列問題：
Mn元素價電子層的電子排布式為

3d⁵4s²

，比較兩元素的I₂J₃可知，氣態Mn²⁺再失去一個電子比氣態Fe²⁺再失去一個電子難．對此的解釋是

由Mn²⁺轉化為Mn³⁺時，3d能級由較穩定的3d⁵半充滿狀態轉為不穩定的3d⁴狀態需要的能量較多；而Fe²⁺到Fe³⁺時，3d能級由不穩定的3d⁶到穩定的3d⁵半充滿狀態，需要的能量相對要少

；
（5）Fe原子或離子外圍有較多能量相近的空軌道而能與一些分子或離子形成配合物．
①與Fe原子或離子形成配合物的分子或離子應具備的結構特征是

具有弧對電子

．
②六氰合亞鐵離子（Fe（CN）₆^4-）中的配體CN^-中c原子的雜化軌遣類型是

sp

；
寫出一種與CN^-互為等電子體的單質分子的路易斯結構式

N≡N

．

Answer 1

分析：A、B、C、D、E都是短周期主族元素，原子序數依次增大，E的單質既可溶于稀硫酸又可溶于氫氧化鈉溶液，則E為鋁元素；A、B能形成兩種在常溫下呈液態的化合物甲和乙，原子個數比分別為2：1和1：1，甲為H₂O₂，乙為H₂O，則A為氫元素，B為氧元素．A、D同主族，D原子序數大于氧元素小于鋁元素，故D為鈉元素；B、C同周期，C原子序數大于氧元素，故C為氟元素．
（1）電子層結構相同，核電荷數越大，離子半徑越小．
（2）HF中含有氫鍵相結合的聚合氟化氫分子（HF）n．
（3）根據均攤法計算．
（4）Mn元素為25號元素，根據核外電子排布規律書寫，價電子層的電子排布式．
由Mn²⁺轉化為Mn³⁺時，3d能級由較穩定的3d⁵半充滿狀態轉為不穩定的3d⁴狀態；而Fe²⁺到Fe³⁺時，3d能級由不穩定的3d⁶到穩定的3d⁵半充滿狀態．
（5）①形成配位鍵具備中心離子具有能量相近的空軌道，配體具有弧對電子．
②配體CN^-中C原子有1對孤對電子對，碳原子與氮原子之間形成C≡N，雜化軌道數為2．與CN^-互為等電子體的單質分子有N₂等，氮氣中氮原子之間形成3對共用電子對．

解答：解：A、B、C、D、E都是短周期主族元素，原子序數依次增大，E的單質既可溶于稀硫酸又可溶于氫氧化鈉溶液，則E為鋁元素；A、B能形成兩種在常溫下呈液態的化合物甲和乙，原子個數比分別為2：1和1：1，甲為H₂O₂，乙為H₂O，則A為氫元素，B為氧元素．A、D同主族，D原子序數大于氧元素小于鋁元素，故D為鈉元素；B、C同周期，C原子序數大于氧元素，故C為氟元素．
故A為氫元素，B為氧元素，C為氟元素、D為鈉元素，E為鋁元素；
（1）C為氟元素、D為鈉元素，F^-與Na⁺電子層結構相同，核電荷數越大，離子半徑越小，所以離子半徑F^-＞Na⁺，半徑較小的是Na⁺．
故答案為：Na⁺．
（2）C為氟元素，C的氣態氫化物為HF，由于HF中含有氫鍵相結合的聚合氟化氫分子（HF）n，反應實驗室在測定C的氣態氫化物的相對分子質量時，發現實際測定值比理論值大出許多．
故答案為：由于HF中含有氫鍵相結合的聚合氟化氫分子（HF）n．
（3）C為氟元素、D為鈉元素，E為鋁元素，由晶胞結構可知

1

8

晶胞中，Na⁺數目為1+4×

1

8

=1.5，陰離子AlF₆^x-為4×

1

8

=0.5，根據電荷守恒可知，1.5=0.5x，所以x=3，所以化學式為Na₃AlF₆．
故答案為：Na₃AlF₆．
（4）Mn元素為25號元素，核外電子排布式為[Ar]3d⁵4s²，所以價層電子排布式為3d⁵4s²；由Mn²⁺轉化為Mn³⁺時，3d能級由較穩定的3d⁵半充滿狀態轉為不穩定的3d⁴狀態需要的能量較多；而Fe²⁺到Fe³⁺時，3d能級由不穩定的3d⁶到穩定的3d⁵半充滿狀態，需要的能量相對要少．
故答案為：3d⁵4s²；由Mn²⁺轉化為Mn³⁺時，3d能級由較穩定的3d⁵半充滿狀態轉為不穩定的3d⁴狀態需要的能量較多；而Fe²⁺到Fe³⁺時，3d能級由不穩定的3d⁶到穩定的3d⁵半充滿狀態，需要的能量相對要少．
（5）Fe原子或離子外圍有較多能量相近的空軌道而能與一些分子或離子形成配合物．
①與Fe原子或離子形成配合物的分子或離子應具有弧對電子．
故答案為：具有弧對電子．
②六氰合亞鐵離子（Fe（CN）₆^4-）中的配體CN^-中C原子有1對孤對電子對，碳原子與氮原子之間形成C≡N，雜化軌道數為2，碳原子的雜化為sp．與CN^-互為等電子體的單質分子有N₂等，路易斯結構式 N≡N．
故答案為：sp；N≡N．

點評：題目綜合性較大，涉及結構性質與位置關系、元素周期律、晶體結構、化學鍵等，難度較大，是對所學知識的綜合考查與學生能力的考查，注意基礎知識的全面掌握．