Question

运用物质结构的知识完成下列问题．
（1）第一电离能介于B、N之间的第二周期元素有

 

（填元素符号）．
（2）配离子[TiCl（H₂O）₅]²⁺的中心离子化合价为

 

，配体的化学式为

 

．
（3）BF₃与一定量水形成（H₂O）₂?BF₃晶体Q，Q在一定条件下可转化为R：

①晶体Q中不存在的作用力为

 

（填字母）．
A．共价键   B．离子键   C．配位键    D．范德华力    E．氢键
②R中阳离子的空间构型为

 

．
（4）硼砂是含结晶水的四硼酸钠，其阴离子X^m-（含B、O、H三种元素）的球棍模型如图1所示．则m=

 

（填数字）．
（5）以四氯化钛、碳化钙、叠氮酸盐（如NaN₃）作原料，可以生成碳氮化钛化合物，其结构是用碳原子取代氮化钛晶胞（结构如图2）所有顶点的氮原子，这种碳氮化钛化合物的化学式为

 

．

（6）部分化学键的键能见表：

化学键	Si-O	Si-Cl	H-H	H-Cl	Si-Si	Si-C
键能/kJ?mol-1	460	360	436	431	176	347

①比较下列两组物质的熔点高低 （填“＞”或“＜”）
SiC

 

 Si；SiCl₄

 

 SiO₂
②工业上高纯硅可通过下列反应制取：SiCl₄（g）+2H₂（g）

高温  .

 Si（s）+4HCl（g）
计算该反应的反应热△H=

 

 kJ/mol．

Answer 1

考点：配合物的成键情况,元素电离能、电负性的含义及应用,判断简单分子或离子的构型,晶胞的计算,反应热和焓变

专题：化学键与晶体结构

分析：（1）同一周期元素中，元素的第一电离能随着原子序数的增大而呈增大的趋势，但第ⅡA元素第一电离能大于第ⅢA元素，第ⅤA族的第一电离能大于第ⅥA族元素；
（2）配离子[TiCl（H₂O）₅]²⁺中Cl^-、H₂O含有孤对电子对是配体，根据离子电荷判断中心离子Tiⁿ⁺的电荷；
（3）①非金属元素原子之间易形成共价键，含有空轨道的原子和含有孤电子对的原子之间易形成配位键，分子之间存在范德华力，水分子中的O原子和其它分子中的H原子易形成氢键；②根据价层电子对互斥理论确定H₃O⁺空间构型；
（4）根据化合价代数和为零作判断；
（5）利用均摊法计算该晶胞中含有的各种原子个数，从而确定其化学式；
（6）①物质的熔点与晶体类型有关，原子晶体的熔点大于分子晶体的熔点；如果晶体类型相同，物质的熔点与化学键的键长成反比，键长越短，键能越大，熔点越高；
②化学反应方程式中的反应热=反应物的键能之和-生成物的键能之和；

解答： 解：（1）同一周期元素中，元素的第一电离能随着原子序数的增大而呈增大的趋势，但第ⅡA元素第一电离能大于第ⅢA元素，第ⅤA族的第一电离能大于第ⅥA族元素，所以第二周期中第一电离能顺序为：Li＜B＜Be＜C＜O＜N，第一电离能介于B、N之间的第二周期元素有Be、C、O三种元素；
故答案为：Be、C、O；
（2）配离子[TiCl（H₂O）₅]²⁺的中心离子所带的电荷2+1=3，故中心离子为Ti³⁺，Cl^-、H₂O含有孤对电子对是配体，故答案为：+3，Cl^-、H₂O；
（3）①非金属元素原子之间易形成共价键，B原子含有空轨道、O原子含有孤电子对，所以B原子和O原子之间存在配位键，分子之间存在范德华力，水分子中的O原子和其它分子中的H原子易形成氢键，所以不涉及的是离子键，故选B；
②H₃O⁺中O原子价层电子对个数=3+

1

2

（6-1-3×1）=4且含有一个孤电子对，所以为三角锥形结构，故答案为：三角锥形；
（4）依据化合价H为+1，B为+3，O为-2，可得m=2，故答案为：2；
（5）该晶胞中C原子个数=8×

1

8

，N原子个数=6×

1

2

，Ti原子个数=1+12×

1

4

，所以其化学式为：Ti₄CN₃，故答案为：Ti₄CN₃；
（6）①碳化硅和硅都是原子晶体，晶体类型相同的物质其熔点与键长成正比，键长越长，键能越小，熔点越低，碳化硅的键长小于硅硅键长，所以碳化硅的熔点比硅的高；二氧化硅是原子晶体，氯化硅是分子晶体，原子晶体的熔点高于分子晶体，所以二氧化硅的熔点比氯化硅的高．
故答案为：＞，＜；
②△H=360kJ/mol×4+436kJ/mol×2-176kJ/mol×2-431kJ/mol×4=+236 kJ/mol．
故答案为：+236．

点评：本题考查的知识点较多，有第一电离能、配合物的结构、化学键、晶胞的结构的计算、反应热的计算等，知识跨度较大，中等难度．