Question

【题目】元素周期表中第三周期包括Na、Mg、Al、Si、P、S、Cl、Ar 8种元素。请回答下列问题：

（1）SCl2分子中的中心原子杂化轨道类型是_______，该分子构型为_________。

（2）第三周期8种元素按单质熔点(℃)大小顺序绘制的柱形图(已知柱形“1”代表Ar)如图所示，则其中“2”原子的结构示意图为____________，“8”原子的电子排布式为________________。

（3）氢化镁储氢材料的晶胞结构如图所示，已知该晶体的密度为ρ g·cm－3，则该晶体的化学式为__________，晶胞的体积为__________cm3(用ρ、NA表示，其中NA表示阿伏加德罗常数的值)。

（4）实验证明：KCl、MgO、CaO三种晶体的结构与NaCl晶体的结构相似，已知NaCl、KCl、CaO晶体的晶格能数据如下表：

晶体	NaCl	KCl	CaO
晶格能/(kJ·mol－1)	786	715	3401

则KCl、MgO、CaO三种晶体的熔点从高到低的顺序是________________。其中MgO晶体中一个Mg2＋周围和它最近且等距离的Mg2＋有________个。

（5）噻吩( )广泛应用于合成医药、农药、染料工业。

①噻吩分子中含有_______个σ键，分子中的大π键可用符号表示，其中m代表参与形成大π键的原子数，n代表参与形成大π键的电子数(如苯分子中的大π键可表示为)，则噻吩分子中的大π键应表示为______________。

②噻吩的沸点为84℃，吡咯()的沸点在129~131℃之间，后者沸点较高，其原因是__________________________________。

（6）Si、C和O的成键情况如下：

键能/(kJ·mol－1)

化学键	C—O	C===O	Si—O	Si===O
360	803	464	640

C和O之间易形成含有双键的CO2分子晶体，而Si和O之间则易形成含有单键的SiO2原子晶体，请结合数据分析其原因：_______________________________________________________

Answer 1

【答案】sp3 V形或折线形 1s22s22p63s23p2或[Ne]3s23p2 MgH2 MgO＞CaO＞KCl 12 9 吡咯分子间可形成氢分键，而噻吩分子间不能形成氢键 碳与氧之间形成含有双键的分子放出的能量(803 kJ·mol－1×2＝1 606 kJ·mol－1)大于形成含单键的原子晶体放出的能量(360 kJ·mol－1×4＝1 440 kJ·mol－1)，故碳与氧之间易形成含双键的CO2分子晶体；硅与氧之间形成含有双键的分子放出的能量(640 kJ·mol－1×2＝1 280 kJ·mol－1)小于形成含单键的原子晶体放出的能量(464 kJ·mol－1×4＝1 856 kJ·mol－1)，故硅与氧之间易形成含单键的SiO2原子晶体

【解析】

（1）SCl2中S原子杂化轨道数为（6+2）=4，采取 sp3杂化方式，两对孤对电子对，所以该分子构型为V形或折线形；

(2)第三周期8种元素按单质算，排除氩气外，只有氯气为气体，熔点较低，氯原子核电荷数为17，原子的结构示意图为：；“8”为硅原子，原子的电子排布式为1s22s22p63s23p2或[Ne]3s23p2；

（3）根据晶胞结构可知，该晶胞中含有镁原子个数为8×+1=2, 含有氢原子个数为4×+2=4,镁原子与氢原子个数比为1:2，所以氢化镁化学式为MgH2；该晶胞中含有2个MgH2，则该晶胞的体积为=cm3；

(4) 晶格能越大，离子晶体熔点就越高，而晶格能大小与离子的电荷和半径有关，电荷越多，离子半径越小，晶格能就越大；KCl、MgO、CaO这3种晶体的结构与NaCl晶体结构相似，MgO、CaO中离子都带2个单位电荷，KCl中离子都带1个单位电荷，离子半径Cl->O2-，Mg2+<Ca2+<K+，高价化合物的晶格能远大于低价离子化合物的晶格能，晶格能MgO>CaO>KCl ,故熔点MgO>CaO>KCl；在MgO晶胞中Mg2＋周围有六个O2-，O2-周围有六个Mg2＋,根据晶胞的结构可以看出,如果以体心上一个Mg2＋为究对象，和它最邻近且等距离的Mg2＋分布在晶胞每个棱边中点上,共有12个；

（4）①单键为σ键，双键中一根为σ键，一根为π键，噻吩为：，则1个噻吩分子中含σ键有5+4=9个，噻吩分子为平面结构，S原子价电子排布式为3s23p4，形成两根共价键，环中存在两根π键，为单双建交替，pz轨道交盖可形成离域大π键，S的pz轨道中一对电子与环上的π电子共轭，形成离域大π键，噻吩的芳香性仅比苯弱一点，符合休克尔规则，形成五中心六电子的离域大π键，记为；

②噻吩的沸点为84℃，吡咯（）的沸点在129～131℃之间，后者沸点较高，吡咯环中存在N，N的电负性较S大，吡咯能形成分子间氢键使沸点升高，

故答案为：吡咯分子间可形成氢键，而噻吩分子间不能形成氢键；

(6) C和O之间易形成含有双键的CO2分子晶体，而Si和O之间则易形成含有单键的SiO2原子晶体，其原因： 碳与氧之间形成含有双键的分子放出的能量(2×803 kJmol－1＝1606 kJmol－1)大于形成含单键的原子晶体放出的能量(4×360 kJmol－1＝1440 kJmol－1)，故碳与氧之间易形成含双键的CO2分子晶体；硅与氧之间形成含有双键的分子放出的能量(2×640 kJmol－1＝1280 kJmol－1)小于形成含单键的原子晶体放出的能量(4×464 kJmol－1＝1856 kJmol－1)，故硅与氧之间易形成含单键的SiO2原子晶体；正确答案：碳与氧之间形成含有双键的分子放出的能量(2×803 kJmol－1＝1606 kJmol－1)大于形成含单键的原子晶体放出的能量(4×360 kJmol－1＝1440 kJmol－1)，故碳与氧之间易形成含双键的CO2分子晶体；硅与氧之间形成含有双键的分子放出的能量(2×640 kJmol－1＝1280 kJmol－1)小于形成含单键的原子晶体放出的能量(4×464 kJmol－1＝1856 kJmol－1)，故硅与氧之间易形成含单键的SiO2原子晶体。