题目内容

3.碳族元素的单质及其化合物是一类重要物质,请回答下列问题.
(1)基态碳原子的价电子排布图是a.
a.    b.
请阐述其原因是a价电子排布使整个原子的能量最低.
(2)氯化铝晶体易溶于水,也溶于乙醇和乙醚,熔点190℃(2.5 大气压),熔化的氯化铝不易导电.178℃升华为二聚体Al2Cl6(结构如图1所示).AlCl3晶体是分子晶体,在二聚体Al2Cl6有配位键,请用箭头在图中标出.
(3)硼酸(H3BO3)是一元弱酸,与水反应生成[B(OH)4]-而产生氢离子,则[B(OH)4]-中B原子的杂化类型为sp3,[B(OH)4]-的空间结构为正四面体.
(4)已知钛酸锶广泛应用于氢能领域,其晶胞结构如图2所示,则钛酸锶的化学式为SrTiO3

分析 (1)根据能量最低原理,基态碳原子的价电子排布式为2s22p2
(2)分子晶体的熔沸点较低,氯化铝的熔沸点较低,所以为分子晶体;
氯化铝中铝原子最外层电子只有3个电子,形成3个共价键,每个铝原子和四个氯原子形成共价键,且其中一个共用电子对是氯原子提供形成的配位键;
(3)计算B原子价层电子对数、孤电子对数,确定B原子杂化方式与空间构型;
(4)利用均摊法计算晶胞中Sr、Ti、O原子数目,进而确定化学式.

解答 解:(1)根据能量最低原理,基态碳原子的价电子排布式为2s22p2,价电子排布图
故答案为:a;a价电子排布使整个原子的能量最低;
(2)分子晶体的熔沸点较低,氯化铝的熔沸点较低,所以为分子晶体;
氯化铝中铝原子最外层电子只有3个电子,形成3个共价键,每个铝原子和四个氯原子形成共价键,且其中一个共用电子对是氯原子提供形成的配位键,如图
故答案为:分子;
(3)[B(OH)4]-中B的价层电子对=4+$\frac{1}{2}$(3+1-4×1)=4,所以采取sp3杂化,B原子没有孤电子对,为正四面体构型,
故答案为:sp3;正四面体;
(4)晶胞中Sr原子数目为8×1,Ti原子数目为1,O原子数目为6×$\frac{1}{2}$=3,故化学式为SrTiO3
故答案为:SrTiO3

点评 本题是对物质结构的考查,涉及核外电子排布、晶体类型与性质、配位键、杂化方式、空间构型、晶胞计算等,需要学生熟练掌握基础知识,难度中等.

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