Question

9．在下列分子中，各主族元素原子均达到稳定结构．
I．氧硫化碳（CSO）可替代磷化氢（化学式：PH₃，剧毒）而被用作熏蒸剂．
（1）在基态硫原子中，电子占据的最高能层符号为M，在上述5种元素中，第一电离能比同周期相邻原子都大的元素是P．
（2）氧硫化碳（CSO）分子的电子式为：，其分子呈直线形．
II．研究发现，钒元素的某种配合物可增强胰岛素降糖作用，该分子具有立体结构，如图1所示如下．
（3）钒元素₂₃V的基态价层电子轨道表示式是．
（4）分子中采取sp²杂化的原子有①②③④（填序号）．1mol分子中含有配位键的数目是2N_A．
（5）在该分子中，同一平面内最多可具有的原子数是27．
III．Fe-C-Mn合金的一种晶胞为正立方结构如图2所示．
（6）与一个锰（Mn）原子配位的Fe原子的数目为12．
（7）已知该晶体的密度为ρg•cm^-3，用N_A表示阿伏伽德罗常数的值，则该晶胞的边长为$\root{3}{\frac{235}{{N}_{A}ρ}}$cm．

Answer 1

分析 I．（1）在基态硫原子中，其最外层电子排布为3s²3p⁴，在周期表中第ⅡA族和第ⅤA族元素的第一电离能比同周期相邻原子都大，据此答题；
（2）氧硫化碳（CSO）分子中碳、硫和碳、氧之间都有两对共用电子对，碳是sp杂化，没有孤电子对，据此判断分子构型；
II．（3）基态V元素的价层电子排布式为3d³4s²，结合泡利原、洪特规则画出轨道表示式；
（4）采取sp²杂化的原子杂化轨道数目为3，而杂化轨道数目=σ键+孤对电子；V与N原子之间形成配位键；
（5）根据图1可知，杂环上所有的原子可以共面，碳氧双键上的所有原子共面，矾原子周围及矾原子最多可以有5个原子共面，据此判断；
III．（6）根据晶胞结构，可知与上底面面心上的锰原子距离最近的铁原子位于该底面的四个顶点及侧面的面心，共有12个，
（7）根据晶胞的结构，利用均摊法计算晶胞中Fe、C、Mn原子数目，m=ρV计算晶胞棱长；

解答 解：I．（1）在基态硫原子中，其最外层电子排布为3s²3p⁴，所以占据的最高能层符号为M，在周期表中第ⅡA族和第ⅤA族元素的第一电离能比同周期相邻原子都大，所以在C、S、O、P、H中，第一电离能比同周期相邻原子都大的元素是P，
故答案为：M；P；
（2）氧硫化碳（CSO）分子中碳、硫和碳、氧之间都有两对共用电子对，其电子式为，碳是sp杂化，没有孤电子对，所以其分子呈直线形，
故答案为：；直线；
II．（3）基态V元素的价层电子排布式为3d³4s²，轨道表示式为，
故答案为：；
（4）分子中C原子、N原子σ键均为3，均没有孤电子对，杂化轨道数目均为3，均采取sp²杂化，故选①②③④，V与N原子之间形成配位键，1mol分子含有2mol配位键，即含有2N_A个配位键，
故答案为：①②③④；2N_A；
（5）根据图1可知，杂环上所有的原子可以共面，碳氧双键上的所有原子共面，矾原子周围及矾原子最多可以有5个原子共面，所以同一平面内最多可具有的原子数是27，
故答案为：27；
III．（6）根据晶胞结构，可知与上底面面心上的锰原子距离最近的铁原子位于该底面的四个顶点及侧面的面心，共有12个，所以与一个锰（Mn）原子配位的Fe原子的数目为12，
故答案为：12；
（7）根据晶胞的结构，可知晶胞中Fe原子数为8×$\frac{1}{8}+4×\frac{1}{2}$=3，C原子数为1，Mn原子数目为$2×\frac{1}{2}$=1，根据m=ρV可知，晶胞棱长=$\root{3}{\frac{m}{ρ}}$=$\root{3}{\frac{\frac{3×56+12+55}{{N}_{A}}}{ρ}}$=$\root{3}{\frac{235}{{N}_{A}ρ}}$cm，
故答案为：$\root{3}{\frac{235}{{N}_{A}ρ}}$．

点评 本题是对物质结构与性质的考查，涉及核外电子排布、第一电离能、化学键、共线共面问题、晶胞结构及有关计算，掌握均摊法进行有关晶胞计算．