Question

17．物质结构的多样性让人类使用的材料精彩纷呈．
（1）如图1是原子序数相连的七种短周期元素第一电离能示意图．其中硼（B）和氧（O）元素分别是⑤、③（填图中元素代号）．
（2）PCl₆^-和SF₆呈正八面体的结构（分别如图2、3），PCl₆^-阴离子中是（填“是”或“否”）存在配位键，原因是P原子只有5个价电子，但在该离子中P原子形成了6个共价键，必有一个配位键；
如果SF₆中的若干个F原子被Cl原子取代形成SF_xCl_6-x （x不为0），则SF_xCl_6-x不同分子种数为C．
A．6种        B．7种       C．9种        D．12种
（3）Mn、Fe均为第四周期过渡元素，两元素的部分电离能（I）数据列于如表：

元素		Mn	Fe
电离能（KJ•mol-1）	Ⅰ1	717	759
	Ⅰ2	1509	1561
	Ⅰ3	3248	2957

比较两元素的Ⅰ₂、Ⅰ₃可知，气态Mn²⁺再失去一个电子比气态Fe²⁺再失去一个电子难．其原因是Mn²⁺的3d轨道电子排布为半满状态较稳定；
Fe原子或离子外围有较多能量相近的空轨道而能与一些分子或离子形成配合物，六氰合铁（Ⅲ）离子[Fe（CN）₆]^3- 中的配体CN^- 中C原子的杂化轨道类型是sp，写出一种与CN^- 互为等电子体的单质分子的结构式N≡N．

Answer 1

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）P原子只有5个价电子，PCl₆^-呈正八面体的结构，P原子形成了6个共价键，有一个配位键；根据SF₆中的将一个F、两个F、三个F、四个F、五个F、六个F等依次被氯取代，据此判断分子种数；
（3）原子轨道中电子处于全满、全空、半满时最稳定；根据价层电子对互斥理论确定杂化方式；原子个数相等价电子数相等的微粒为等电子体．

解答 解：（1）根据图片知，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，所以硼B元素是⑤，②为氮元素，③为氧元素，
故答案为：⑤、③；
（2）P原子的原子序数为15，基态氮原子的价电子排布式是1s²2s²2p⁶3s²3p³，只有5个价电子，但在该离子中P原子形成了6个共价键，必有一个配位键，
在SF₆中的将一个F被氯原子取代有一种，两个F原子被取代有2种（相邻和相对），三个F被取代有2种（共平面、共体面），四个F被取代、五个F被取代对应二取代、一取代的结构种数相同，分别为2种、1种，别外全取代有1种，所以共有9种，故选：C，
故答案为：是；P原子只有5个价电子，但在该离子中P原子形成了6个共价键，必有一个配位键；C；
（3）原子轨道中电子处于全满、全空、半满时最稳定，Mn²⁺的3d轨道电子排布为半满状态较稳定，CN^-中C原子与N原子键以三键连接，三键中有1个δ键、2个π键，C原子还有一对孤对电子，杂化轨道数2，C原子采取sp杂化．CN^-含有2个原子，价电子总数为4+5+1=10，故其等电子体为氮气分子等，结构式为N≡N，
故答案为：Mn²⁺的3d轨道电子排布为半满状态较稳定；sp；N≡N．

点评 本题通过考查SF₆的分子结构实际上是考查了同分异构现象、杂化轨道类型的判断、等电子体等知识，难度中等．