Question

化学-选修物质结构与性质
I、元素的电负性和原子半径一样，也是元素的一种基本性质．

元素	Al	B	Be	C	Cl	F	Li	O	S
电负性	1.5	2.0	1.5	2.5	2.8	4.0	1.0	3.5	2.5

试结合元素周期律知识判断：某化合物分子中含有S-N键，你认为该共用电子对偏向于

 

原子（填元素符号）．
II、德国和美国科学家首先制出由20个碳原子组成的
空心笼状分子C₂₀，该笼状结构是由许多正五边形构成如图．
请回答：C₂₀分子共有

 

个正五边形，共有

 

条棱边，
III、Q、R、X、Y、Z为前20号元素中的五种，Q的低价氧化物与X单质分子的电子总数相等，R与Q同族，Y和Z的离子与Ar原子的电子结构相同且Y的原子序数小于Z．
Q分别与Y、Z形成的共价化合物的化学式是

 

，其杂化轨道类型分别是

 

和

 

；Q与Y形成的分子属于

 

分子（填“极性”或“非极性”）．

Answer 1

考点：晶胞的计算,元素电离能、电负性的含义及应用,判断简单分子或离子的构型,极性分子和非极性分子,原子轨道杂化方式及杂化类型判断

专题：原子组成与结构专题,化学键与晶体结构

分析：Ⅰ．根据电负性在元素周期表中的递变规律判断；
Ⅱ．利用均摊法分析晶体结构；
Ⅲ．由于Q分别与Y、Z形成共价化合物，则Y、Z可能为非金属元素，又Y、Z的离子与Ar原子的电子结构相同且Y的原子序数小于Z，则Y、Z分别为S、Cl元素；前20号元素中有低价氧化物的Q元素为C元素，Q的低价氧化物CO的电子总数为14，等于X单质分子的电子总数，则X为N元素，以此解答该题．

解答： 解：Ⅰ．同周期元素的原子半径越小，电负性越大，则N＞C，又C=S，则N＞S，该共用电子对偏向于N，
故答案为：N；
II．解法一：从分子结构示意图可以看出，在C₂₀分子内每个碳原子与另外3个碳原子成键，因此，C₂₀分子键总数=20×3×

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2

（因为2个原子形成一个键），也即C₂₀分子中共有30条棱边（因为化学键总数=多面体棱边总数）．从数学角度，多面体棱边数=多面体面数×每个面的棱边数×

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2

（因为2个面共用一条棱边），设正五边形的个数为x，则有：30=x×5×

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，所以，正五边形的个数为12．
实际上C₂₀与C₆₀都属于碳的同素异形体，应属于分子晶体．
解法二：设C₂₀分子中含x个正五边形，通过观察图形可知，每一个顶点为三个正五边形共用，则每个正五边形占有该顶点的

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3

，因此，每个正五边形占有碳原子数为5×

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3

个，这个基本结构单元的碳原子数为x×5×

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3

=20，因此，C₂₀分子中含有正五边形个数x=12；每一条边为两个正五边形共用，每个正五边形只占有这条边的，故C-C键的数目为12×5×

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=30个，即C₂₀分子中共有30条棱边．故答案为：12；30；
III．由于Q分别与Y、Z形成共价化合物，则Y、Z可能为非金属元素，又Y、Z的离子与Ar原子的电子结构相同且Y的原子序数小于Z，则Y、Z分别为S、Cl元素；前20号元素中有低价氧化物的Q元素为C元素，Q的低价氧化物CO的电子总数为14，等于X单质分子的电子总数，则X为N元素，
C与S、Cl形成的化合物分别为CS₂、CCl₄，CS₂的结构式为S=C=S，C为sp杂化，CCl₄形成4个δ键，C为sp³杂化，为正四面体结构，正负电荷重心重叠，为非极性分子，
故答案为：CS₂、CCl₄；sp和sp³；非极性．

点评：本题考查较为综合，设计晶胞的计算，电负性的比较以及杂化类型的判断，题目难度较大，该题中易错点为Ⅱ，解答时注意利用均摊法结合数学知识分析晶体的结构．