Question

4．氧族元素是指位于元素周期表第16列的元素，包括氧、硫、硒（Se）、碲（Te）、钋（Po）五种元素．
请回答下列问题：
（1）与氧同周期的相邻元素中，第一电离能由大到小的顺序为F＞N＞O．
（2）臭鼬排放的臭气主要成分为3-MBT（3-甲基-2-丁烯硫醇，结构如图1）．

1mol3-MBT中含有σ键数目为15N_A（N_A为阿伏伽德罗常数的值）．沸点：3-MBT低于（CH₃）₂C=CHCH₂OH（填“高于”或“低于”），主要原因是（CH₃）₂C=CHCH₂OH分子间含有氢键，增强分子间作用力，使沸点升高．
（3）S有+4和+6两种价态的氧化物．
下列关于气态SO₃和SO₂的说法中正确的是AD（填选项字母）．
A．中心原子的价层电子对数目相等
B．都是极性分子
C．中心原子的孤对电子数目相等
D．都含有极性键
②SO₃分子的空间构型为平面三角形，与其互为等电子体的阴离子为NO₃^-、CO₃^2-（举一例）．将纯液态SO₃冷却到289.8K时凝固得到一种螺旋状单链结构的固体，其结构如图2，此固态SO₃中S原子的杂化轨道类型是sp³．
（4）元素X与硒同周期，X元素原子核外未成对电子数最多，X为Cr（填元素符号），X的基态原子的电子排布式为1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁵4s¹．
（5）单质钋是由金属键形成的晶体；若已知Po的摩尔质量为Mg•mol^-1，原子半径为r pm，阿伏伽德罗常数的值为N_A，则钋晶体的密度的表达式为$\frac{1{0}^{30}M}{8{r}^{3}{N}_{A}}$g/cm³．

Answer 1

分析 （1）同一周期元素的第一电离能随着原子序数增大而增大，但第IIA族、第VA族元素第一电离能大于其相邻元素，据此判断第一电离能大小顺序；
（2）每个共价键中均有一个σ键，（CH₃）₂C=CHCH₂OH 分子中含有氢键，增强分子间作用力；
（3）①SO₃中价电子对为3，没有孤对电子，为平面三角形；而SO₂中价电子数为3，孤对电子数为1，为V型，据此进行解答；
②SO₃的价电子对为3，没有孤对电子，为平面三角形；价电子数和原子数分别相等的是等电子体，据此写出满足条件的阴离子；图2中固态SO₃中S原子形成4个共价单键；
（4）元素X与硒同周期，X元素原子核外未成对电子数最多，则X为24号元素Cr，根据构造原理写出Cr的基态原子的电子排布式；
（5）单质钋是有金属键形成的晶体，属于简单立方堆积，一个晶胞中含有1个原子；如果原子半径为rpm，则晶胞的边长是2rpm，根据ρ=$\frac{m}{V}$计算钋晶体的密度的表达式．

解答 解：（1）与O同周期的相邻元素为N和F，同一周期元素，元素的第一电离能随着原子序数增大而增大，其中N元素的2p轨道电子处于半充满状态，稳定性较强，则第一电离能大小的顺序为：F＞N＞O，
故答案为：F＞N＞O；
（2）每个单键中均有一个σ键，双键中含有1个σ键，一个3一甲基-2-丁烯硫醇分子中共有15个共价键，则1mol 3一MBT中含有σ链数目为15N_A；（CH₃）₂C=CHCH₂OH 分子间能够形成氢键，增强分子间作用力，使沸点升高，故3-MBT的沸点低于（CH₃）₂C=CHCH₂OH的，
故答案为：15N_A；低于；（CH₃）₂C=CHCH₂OH 分子间含有氢键，增强分子间作用力，使沸点升高；
（3）①SO₃中价电子对为3，没有孤对电子，为平面三角形，而SO₂中价电子数为3，孤对电子数为1，为V型，
A．根据分析可知，二者中心原子的价层电子对数目相等，都是3对，故A正确；             
B．二氧化硫是极性分子，而三氧化硫为平面三角形，结构对称，为非极性分子，故B错误；
C．中心原子的孤对电子数目不等，二氧化硫分子中含有1对，三氧化硫不存在孤对电子，故C错误；               
D．二氧化硫和三氧化硫都含有S与O之间的极性键，故D正确；
故答案为：AD；
②SO₃分子的空间构型为平面三角形，价电子数和原子数分别相等的是等电子体，则与其互为等电子体的银离子为NO₃^-；CO₃^2-；
图2中固态SO₃中S原子形成4个共价单键，其杂化轨道类型是sp³，
故答案为：平面三角形；NO₃^-、CO₃^2-；sp³；
（4）元素X与硒同周期，X元素原子核外未成对电子数最多，则X为24号元素Cr，Cr的基态原子的电子排布式为：1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁵4s¹，
故答案为：Cr；1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁵4s¹；
（5）单质钋是有金属键形成的晶体，属于简单立方堆积，一个晶胞中含有1个原子，如果原子半径为rpm，则晶胞的边长是2rpm，则钋晶体的密度的表达式为：$\frac{M}{{N}_{A}×（{2r×1{0}^{-10}）}^{3}}$g/cm³=$\frac{1{0}^{30}M}{8{r}^{3}{N}_{A}}$g/cm³，
故答案为：金属键；$\frac{1{0}^{30}M}{8{r}^{3}{N}_{A}}$．

点评 本题考查较为综合，涉及晶胞计算、物质结构与性质、第一电离能比较、原子杂化轨道判断等知识，题目浓度较大，注意掌握晶胞结构与应用，（1）为易错点，注意第IIA族、第VA族元素第一电离能大于其相邻元素，试题培养了学生的分析、理解能力及灵活应用能力．