Question

5．下表为元素周期表前四周期的一部分，其中的编号代表对应的元素．

①

②

③

④

⑤

⑥

⑦

⑧

⑨

⑩

（1）表中元素⑩的价层电子排布图为；
（2）由元素⑩⑤⑦组成一种原子个数比为1：5：5的配位化合物，该物质常温下呈液态，熔点为20.5℃，沸点为103℃，易溶于非极性溶剂．据此可判断：该化合物的晶体中存在的作用力有BDF；
A．离子键    B．极性键    C．非极性键     D．范德华力     E．氢键     F．配位键
（3）元素⑤⑥⑦⑧的第一电离能由大到小的顺序是（用元素符号表示）F＞N＞O＞C，元素①分别与⑤⑥⑦形成最简单的常见化合物分子甲、乙和丙．下列有关叙述不正确的有CD；
A．甲、乙和丙分子的空间构型分别为正四面体型、三角锥形、V型
B．甲、乙和丙分子中，中心原子的杂化类型均为sp³
C．三种分子中键角由大到小的顺序是丙＞乙＞甲
D．甲、乙和丙分子均为由极性键构成的极性分子
（4）元素①④⑦能形成原子个数比为3：1：3的一元含氧酸，该酸能溶于水且能促进水的电离，此过程生成的离子中④原子满足最外层8电子的稳定结构，请写出该酸溶于水时的电离方程式H₃BO₃+H₂O?[B（OH）₄]^-+H⁺；
（5）②、③均是金属元素，可分别与⑦形成同种类型的晶体Ⅰ和晶体Ⅱ，二者熔点如表所示．试指出后者熔点比前者高出许多的原因：BeO、Li₂O均形成离子晶体，Be²⁺离子所带电荷比Li⁺离子的高，且半径比Li⁺离子的小，故BeO的晶格能比Li₂O的晶格能大；

	晶体Ⅰ	晶体Ⅱ
熔点/K	1840	2803

（6）元素⑤可形成多种单质，其中石墨是良好的电极材料．石墨嵌入化合物有许多独特的性质，某钾（•）的石墨嵌入化合物层状结构如图所示，该层化合物的化学式为KC₁₂．

Answer 1

分析 由元素在周期表中位置，可知①为H、②为Li、③为Be、④为B、⑤为C、⑥为N、⑦为O、⑧为F、⑨为Cr、⑩为Fe．
（1）表中元素⑩为Fe，价电子排布式为3d⁶4s²，根据泡利原理、洪特规则画出价层电子排布图；
（2）由元素⑩⑤⑦组成一种原子个数比为1：5：5的配位化合物为Fe（CO）₅，该物质熔沸点低，易溶于非极性溶剂，属于分子晶体；
（3）同周期随原子序数增大元素第一电离能呈增大趋势，氮元素2p能级为半满稳定状态，能量较低，第一电离能高于同周期相邻元素的；
元素①分别与⑤⑥⑦形成最简单的常见化合物分子甲为CH₄、乙为NH₃、丙为H₂O；
（4）元素①④⑦能形成原子个数比为3：1：3的一元含氧酸为H₃BO₃，该酸能溶于水且能促进水的电离，能与水电离的氢氧根离子结合，此过程生成的离子中④原子满足最外层8电子的稳定结构，生成的离子为[B（OH）₄]^-；
（5）均形成离子晶体，离子电荷越高、半径越小，晶格能越大，晶体熔点越高；
（6）六个K原子形成正六边形，利用均摊法计算正六边形中C、K原子数目，确定该层化合物的化学式．

解答 解：由元素在周期表中位置，可知①为H、②为Li、③为Be、④为B、⑤为C、⑥为N、⑦为O、⑧为F、⑨为Cr、⑩为Fe．
（1）表中元素⑩为Fe，价电子排布式为3d⁶4s²，根据泡利原理、洪特规则，价层电子排布图为：，
故答案为：；
（2）由元素⑩⑤⑦组成一种原子个数比为1：5：5的配位化合物为Fe（CO）₅，该物质熔沸点低，易溶于非极性溶剂，属于分子晶体，分子之间存在范德华力，Fe与CO之间形成配位键，CO分子中含有极性键，
故选：BDF；
（3）同周期随原子序数增大元素第一电离能呈增大趋势，氮元素2p能级为半满稳定状态，能量较低，第一电离能高于同周期相邻元素的，故第一电离能F＞N＞O＞C；
元素①分别与⑤⑥⑦形成最简单的常见化合物分子甲为CH₄、乙为NH₃、丙为H₂O．
A．甲烷、氨气和水分子的空间构型分别为正四面体型、三角锥形、V型，故A正确；
B．甲、乙和丙分子中，中心原子的杂化轨道数目均为4，类型均为sp³，故B正确；
C．孤对电子之间排斥力＞孤对电子与成键电子对排斥力，三种分子中键角由大到小的顺序：甲烷＞氨气＞水，故C错误；
D．甲烷为正四面体对称结构，属于非极性分子，故D错误，
故答案为：F＞N＞O＞C；CD；
（4）元素①④⑦能形成原子个数比为3：1：3的一元含氧酸为H₃BO₃，该酸能溶于水且能促进水的电离，能与水电离的氢氧根离子结合，此过程生成的离子中④原子满足最外层8电子的稳定结构，生成的离子为[B（OH）₄]^-，该酸溶于水时的电离方程式为：H₃BO₃+H₂O?[B（OH）₄]^-+H⁺，
故答案为：H₃BO₃+H₂O?[B（OH）₄]^-+H⁺；
（5）BeO、Li₂O均形成离子晶体，Be²⁺离子所带电荷比Li⁺离子的高，且半径比Li⁺离子的小，故BeO的晶格能比Li₂O的晶格能大，故BeO的熔点高，
故答案为：BeO、Li₂O均形成离子晶体，Be²⁺离子所带电荷比Li⁺离子的高，且半径比Li⁺离子的小，故BeO的晶格能比Li₂O的晶格能大；
（6）六个K原子形成正六边形，正六边形中C原子数目为24、K原子数目=6×$\frac{1}{3}$=2，C、K原子数目之比为24：2=12：1，该层化合物的化学式为KC₁₂，
故答案为：KC₁₂．

点评 本题是对物质结构与性质的考查，涉及元素周期表、核外电子排布、电离能、配合物、化学键、空间构型与杂化方式判断、分子极性、晶体类型与性质、晶胞计算等，是对物质结构主干知识的综合考查，需学生具备扎实的基础与灵活运用能力，难度中等．