Question

18．元素周期表中，金属和非金属分界线附近的元素性质特殊，其单质及化合物应用广泛，成为科学研究的热点．
（1）锗（Ge）可以作半导体材料，写出基态锗原子的电子排布式1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d¹⁰4s²4p²或[Ar]3d¹⁰4s²4p²．
（2）环硼氮六烷的结构和物理性质与苯很相似，故称为无机苯，其结构为．
①第一电离能介于B、N之间的第二周期元素有3种．
②无机苯分子中1个氮原子给有空轨道的硼原子提供1个孤电子对，形成1个配位键．
③硼、氮原子的杂化方式是sp²．
（3）硅烷的通式为Si_nH_2n+2，随着硅原子数增多，硅烷的沸点逐渐升高，其主要原因是相对分子质量增大，分子间作用力最大．最简单的硅烷是SiH₄，其中的氢元素显-1价，其原因为氢原子的电负性比硅原子电负性大．
（4）根据价层电子对互斥理论（VSEPR）推测：AsCl₃的VSEPR模型名称：正四面体；AsO₄^3-的立体构型：正四面体．
（5）钋（Po）是一种放射性金属，它的晶胞堆积模型为简单立方堆积，钋的摩尔质量为209g•mol^-1，晶胞的密度为ρ g•cm^-3，则它晶胞的边长（a）为$\root{3}{\frac{209}{ρ{N}_{A}}}×1{0}^{10}$ pm．（N_A表示阿伏加德罗常数，用代数式表示晶胞边长）

Answer 1

分析 （1）根据构造原理书写出基态锗原子核外电子排布式；
（2）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趋势，但第IIA族、第VA族元素第一电离能大于相邻元素；
②配离子中中心原子提供空轨道，配体提供孤电子对；
③根据分子中中心原子的价层电子对数判断；
（3）结构相似，摩尔质量越大，分子间作用力越大，沸点越高，化合物中电负性大的元素吸引电子能量强，显负价；
（4）根据AsCl₃和AsO₄^3-中心原子的价层电子对数，可以推得VSEPR模型；
（5）晶胞的堆积模型为简单立方堆积，则晶胞中含有1个原子，结合摩尔质量，计算晶胞质量为$\frac{209}{{N}_{A}}$，再根据密度定义计算晶胞的体积，然后求边长．

解答 解：（1）锗为32号元素，根据构造原理书写，其基态锗原子核外电子排布式：1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d¹⁰4s²4p²或[Ar]3d¹⁰4s²4p²，
故答案为：1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d¹⁰4s²4p²或[Ar]3d¹⁰4s²4p²；
（2）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趋势，但第IIA族、第VA族元素第一电离能大于相邻元素，根据电离能的变化规律，半充满的N原子和全充满的Be原子第一电离能要比同周期原子序数大的原子高，故第一电离能介于B、N之间的第二周期元素有Be、C、O三种元素；
故答案为：3；
②无机苯分子中1个氮原子给有空轨道的硼原子提供1个孤电子对，形成1个配位键，
故答案为：配位；
③无机苯分子中B原子的价层电子对数是3且不含孤电子对，所以B原子属于sp²杂化，N原子的价层电子对数也是3且不含孤电子对，所以N原子属于sp²杂化，
故答案为：sp²；
（3）结构相似，摩尔质量越大，分子间作用力越大，沸点越高，化合物中电负性大的元素吸引电子能量强，显负价，
故答案为：相对分子质量增大，分子间作用力增大；氢原子的电负性比硅原子电负性大；
（4）根据AsCl₃中心原子的价层电子对数=σ键个数+孤电子对个数=3+1=4，所以As原子的杂化方式为sp³杂化，所以VSEPR模型名称为：正四面体，根据AsO₄^3-中心原子的价层电子对数为=σ键个数+孤电子对个数=4，所以As原子的杂化方式为sp³杂化，所以离子的空间构型为：正四面体，
故答案为：正四面体；正四面体；
（5）晶胞的堆积模型为简单立方堆积，则晶胞中含有1个原子，故晶胞质量为$\frac{209}{{N}_{A}}$g，晶胞的体积为V=a³cm³，故晶胞密度ρ=$\frac{m}{V}$=$\frac{\frac{209}{ρ{N}_{A}}g}{{a}^{3}c{m}^{3}}$，解得a=$\root{3}{\frac{209}{ρ{N}_{A}}}$cm=$\root{3}{\frac{209}{ρ{N}_{A}}}×1{0}^{10}$pm，
故答案为：$\root{3}{\frac{209}{ρ{N}_{A}}}×1{0}^{10}$．

点评 本题考查核外电子排布、杂化类型、空间结构及晶胞的有关计算等，难度中等，注意根据均摊法计算晶胞中原子数目，计算晶胞的棱长是计算的关键．