Question

9．元素周期表反映了元素性质的周期性变化规律．请根据短周期元素在周期表中的位置、结构和相关性质，回答下列问题：
（1）第VIA族元素形成的气态氢化物中沸点最高的是H₂O（用分子式表示），原因是H₂O分子间可以形成氢键，该分子的空间构型为V形．
（2）第二周期元素中，除Be、B、Ne三种元素外，其他元素的氢化物沸点如表1所示，其中E的化学式为CH₄；第三周期元素单质的熔点（℃）变化如图a所示，其中h的元素符号为Si．                （表1）

氢化物	A	B	HF	D	E
沸点/℃	1317	100	19.5	-33.35	-164

（3）第二、第三周期的某些元素能形成单质甲和化合物乙，它们具有图b所示的结构单元，甲和乙的晶体类型相同，甲的某种同素异形体与乙在高温时能发生置换反应生成h的单质和CO．若该反应生成的h的单质含有1mol共价键，则参加反应的乙的质量为30g．
（4）碳元素的某种单质具有平面层状结构，该单质的名称为石墨；同一层中的原子构成许多的正六边形，单质与熔融的钾相互作用，形成某种青铜色的物质（其中的元素钾用“●”表示），原子分布如图c所示，该物质的化学式为KC₈．

Answer 1

分析 （1）H₂O分子间可以形成氢键，第VIA族元素形成的气态氢化物中水的沸点最高；
（2）LiH属于离子晶体，其它氢化物属于分子晶体，LiH的沸点最高，而氨气、水、HF分子均存在氢键，沸点均高于甲烷的；
第三周期中Si单质为原子晶体，其熔点最高；
（3）第二、第三周期的某些元素中能形成正四面体结构单元的单质甲和化合物乙，甲和乙的晶体类型相同，且二者在高温下发生反应，则甲为碳单质（金刚石）、乙为二氧化硅，h为Si，反应生成的Si的单质含有1mol共价键，每个Si原子形成4个Si-Si，每个Si-Si键为1个Si原子提供$\frac{1}{2}$，则生成Si为0.5mol，结合Si原子守恒计算二氧化硅的质量；
（4）碳元素的某种单质具有平面层状结构，该单质为石墨；
K原子镶嵌在正六边形的中心，该正六边形周围有6个未镶嵌K原子正六边形结构，即镶嵌K原子的正六边形周围连接6个C原子，该碳原子为3个正六边形共有，根据均摊法计算．

解答 解：（1）H₂O分子间可以形成氢键，第VIA族元素形成的气态氢化物中水的沸点最高，水分子中O原子形成2个O-H键，含有2对孤对电子，空间结构为V形，
故答案为：H₂O；H₂O分子间可以形成氢键；V形；
（2）离子晶体的氢化物其沸点最大，所以A是离子晶体，第二周期中属于分子晶体的氢化物有甲烷、氨气、水和氟化氢，氨气、水和氟化氢中含有氢键，且水是液态，所以这四种氢化物中水的沸点最大，甲烷的沸点最低，故E为CH₄，
第三周期中Si单质为原子晶体，其熔点最高，故h的元素符号为Si，
故答案为：CH₄；Si；
（3）第二、第三周期的某些元素中能形成正四面体结构单元的单质甲和化合物乙，甲和乙的晶体类型相同，且二者在高温下发生反应，则甲为碳单质（金刚石）、乙为二氧化硅，h为Si，反应生成的Si的单质含有1mol共价键，每个Si原子形成4个Si-Si，每个Si-Si键为1个Si原子提供$\frac{1}{2}$，则生成Si为0.5mol，结合Si原子守恒，参加反应二氧化硅的质量为0.5mol×60g/mol=30g，
故答案为：30；
（5）碳元素的某种单质具有平面层状结构，该单质为石墨；
K原子镶嵌在正六边形的中心，该正六边形周围有6个未镶嵌K原子正六边形结构，即镶嵌K原子的正六边形周围连接6个C原子，该碳原子为3个正六边形共有，故结构中K原子与C原子数目之比为1：（6+6×$\frac{1}{3}$）=8，故化学式为KC₈，
故答案为：石墨；KC₈．

点评 本题是对物质结构与性质的考查，涉及晶体类型与熔沸点关系、元素化合物推断、晶胞计算等，（5）中的关键是寻找重复结构单元，可以用黑色球构成的正三角形解答更简单，难度中等．