Question

10．请回答下列问题：
（1）下列现象和应用与电子跃迁无关的是D、E．
A．激光    B．焰色反应    C．原子光谱    D．燃烧放热    E．石墨导电
（2）A、B两种短周期元素，A是原子半径最小的元素，B原子最外层电子数是次外层的两倍．某平面正六边形分子由A、B两种元素组成且原子个数比为1：1，该分子中含有12个σ键．
（3）元素铬化合物（CrO₂Cl₂）在有机合成中可作氧化剂或氯化剂，能与许多有机物反应．
①与铬同周期的基态原子中最外层电子数与铬原子相同的元素有Cu、K（填元素符号）．
②在a：苯、b：CH₃OH、c：HCHO、d：CS₂、e：CCl₄五种有机溶剂中，碳原子采取sp³杂化的分子有b、e（填字母），CS₂分子的键角是180⁰．
③过渡金属离子与水分子形成的配合物是否有颜色，与其d轨道电子排布有关．一般地，为d⁰或d¹⁰排布时，无颜色；为d¹～d⁹排布时，有颜色，如[Co（H₂O）₆]²⁺显粉红色．据此判断，[Mn（H₂O）₆]]²⁺有（填“无”或“有”）颜色．
（4）请写出HClO的电子式：．
在如图配合物离子[Cu（NH₃）₄]²⁺．中的画出配位键：
（5）A、B均为短周期金属元素．依据下表数据和已学知识，

电离能/KJ•mol-1	I1	I2	I3	I4
A	932	1821	15390	21771
B	738	1451	7733	10540

判断金属B的价电子电子排布式3s²，写出金属B与二氧化碳反应的化学方程式：2Mg+CO₂$\frac{\underline{\;点燃\;}}{\;}$2MgO+C．

Answer 1

分析 （1）电子跃迁本质上是组成物质的粒子（原子、离子或分子）中电子的一种能量变化．如激光、焰色反应、原子光谱都与电子跃迁有关，光是电子释放能量的重要形式；
（2）A、B两种短周期元素，A是原子半径最小的元素为H元素，B原子最外层电子数是次外层的两倍为C元素．平面正六边形分子为苯分子，据此分析解答；
（3）①根据铬的基态原子中最外层电子数找出与其相同周期的元素；
②中心原子的杂化类型为sp³，说明该分子中心原子的价层电子对个数是4，价层电子对个数=σ键个数+孤电子对个数，σ键个数=配原子个数，孤电子对个数=$\frac{1}{2}$×（a-xb），a指中心原子价电子个数，x指配原子个数，b指配原子形成稳定结构需要的电子个数；
③判断Mn²⁺离子的原子核外3d轨道上是否含有电子来判断是否有颜色；
（4）根据次氯酸分子的结构式H-O-Cl书写电子式；配位键有提供孤电子对的原子指向提供空轨道的离子；
（5）由表中数据可知，A、B元素的第三电离能都剧增，故表现+2价，为第ⅡA族元素，B的第一电离能比A的小，故B为Mg元素，根据原子核外电子排布规律书写；镁在二氧化碳中燃烧，生成黑色炭粒和氧化镁．

解答 解：（1）A．电子跃迁产生光子与入射光子具有相关性，即入射光与辐射光的相位相同，如果这一过程能够在物质中反复进行，并且能用其他方式不断补充因物质产生光子而损失的能量．那么产生的光就是激光，与电子跃迁有关，故A错误；
B．当碱金属及其盐在火焰上灼烧时，原子中的电子吸收了能量，从能量较低的轨道跃迁到能量较高的轨道，但处于能量较高轨道上的电子是不稳定的，很快跃迁回能量较低的轨道，这时就将多余的能量以光的形式放出，因而能使火焰呈现颜色，与电子跃迁有关，故B错误；
C．原子光谱的产生是原子核电子发生能级跃迁的结果，与电子跃迁有关，故C错误；
D．燃烧放热是化学能转化为热能，与电子跃迁无关，故D正确；
E．石墨是层状结构，层间有自由移动的电子，与电子跃迁无关，故E正确；
故答案为：D、E；
（2）A、B两种短周期元素，A是原子半径最小的元素为H元素，B原子最外层电子数是次外层的两倍为C元素，该分子由C、H两种元素组成且原子个数比为1：1的平面正六边形分子为C₆H₆，分子中6个碳原子的电子都以sp²杂化轨道相互重叠，形成 6个碳碳σ键，又各以1个sp²杂化轨道分别跟氢原子的1s轨道进行重叠，形成6个σ键，共12个σ键，
故答案为：12；
（3）①铬是24号元素，核外电子排布式为1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁵4s¹；同周期最外层排1个电子的元素还有K、Cu，
故答案为：Cu、K；
②a：C₆H₆中C原子杂化轨道数=σ键数+孤对电子对数=3+0=3，所以采取sp²杂化；
b：CH₃OH中C原子杂化轨道数=σ键数+孤对电子对数=4+0=3，所以采取sp³杂化；
c：甲醛（H₂C=O）分子内碳原子价层电子对个数=3+$\frac{1}{2}$×（4-2×1-1×2）=3，形成3个σ键，无孤对电子，杂化方式为sp²杂化；
d：CS₂分子碳原子的价层电子对是2，一个CS₂分子中含有2个π键，C原子杂化轨道数=σ键数+孤对电子对数=2+0=2，所以碳原子采用SP杂化；是直线型分子，分子的键角是180⁰，
e：CCl₄中碳原子价层电子对个数=4+$\frac{1}{2}$×（4-4×1）=4，所以C原子采用sp³杂化；
故答案为：b、e；180⁰；
③Mn²⁺离子的原子核外排布式为1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁵，其d轨道上有5的电子，故[Mn（H₂O）₆]²⁺ 有颜色，
故答案为：有；
（4）HClO为共价化合物，分子中存在1个氧氢键和1个Cl-O键，结构式为H-O-Cl，所以次氯酸的电子式为：；
配合物离子[Cu（NH₃）₄]²⁺中Cu²⁺提供空轨道的原子、N原子提供孤电子对，N→Cu，故结构式为；
故答案为：；；

（5）由表中数据可知，A、B元素的第三电离能都剧增，故表现+2价，为第ⅡA族元素，B的第一电离能比A的小，故B为Mg元素，原子的电子排布式为1s²2s²2p⁶3s²，价电子电子排布式为：3s²，镁带在二氧化碳中燃烧生成氧化镁和碳，化学方程式为：2Mg+CO₂$\frac{\underline{\;点燃\;}}{\;}$2MgO+C，
故答案为：3s²；2Mg+CO₂$\frac{\underline{\;点燃\;}}{\;}$2MgO+C．

点评 本题考查了电子跃迁的本质、原子的核外电子排布式的书写、杂化的应用、电离能、配位键等知识点，注意掌握构造原理书写基态原子核外电子排布式，掌握常见的与电子跃迁有关的现象、掌握杂化理论的应用、配位键的本质是解题的关键，题目难度中等．