Question

7．（1）过渡金属元素铁能形成多种配合物，如：[Fe（H₂NCONH₂）₆]（NO₃）₃[三硝酸六尿素合铁（Ⅲ）]和Fe（CO）_x等．
①基态Fe³⁺的M层电子排布式为3s²3p⁶3d⁵．
②配合物Fe（CO）_x的中心原子价电子数与配体提供电子数之和为18，则x=5． Fe（CO）_x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Fe（CO）_x晶体属于分子晶体 （填晶体类型）；
（2）O和Na形成的一种只含有离子键的离子化合物的晶胞结构如图，距一个阴离子周围最近的所有阳离子为顶点构成的几何体为立方体．已知该晶胞的密度为ρ g/cm ³，阿伏加德罗常数为N_A，求晶胞边长a=$\root{3}{\frac{248}{ρ{N}_{A}}}$cm． （用含ρ、N_A的计算式表示）
（3）下列有关的说法正确的是BC．
A．第一电离能大小：S＞P＞Si
B．电负性顺序：C＜N＜O＜F
C．因为晶格能CaO比KCl高，所以KCl比CaO熔点低
D．SO₂与CO₂的化学性质类似，分子结构也都呈直线型，相同条件下SO₂的溶解度更大
E．分子晶体中，共价键键能越大，该分子晶体的熔沸点越高
（4）原子序数小于36的X、Y、Z、W四种元素，其中X是形成化合物种类最多的元素，Y原子基态时最外层电子数是其内层电子数的2倍，Z原子基态时2p原子轨道上有3个未成对的电子，W的原子序数为29．回答下列问题：
①Y₂X₂分子中Y原子轨道的杂化类型为sp，1mol Y₂X₂含有σ键的数目为3N_A．
②化合物ZX₃的沸点比化合物YX₄的高，其主要原因是氨气之间形成氢键．
③元素Y的一种氧化物与元素Z的一种氧化物互为等电子体，元素Z的这种氧化物的分子式是N₂O．

Answer 1

分析 （1）①Fe原子核外电子排布式为1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁶4s²，失去4s能级2个电子、3d能级1个电子形成Fe³⁺；
②Fe原子最外层电子数为8，CO为配体，CO分子提供1对电子，进而计算x的值；
Fe（CO）_x常温下呈液态，熔沸点低，易溶于非极性溶剂，可判断Fe（CO）_x晶体属于分子晶体；
（2）O和Na形成的一种只含有离子键的离子化合物为Na₂O，该晶胞结构中黑球有8×$\frac{1}{8}$+6×$\frac{1}{2}$=4，白球在内部，共有8个，所以黑球为O^2-，白色球为Na⁺．计算晶胞质量，再根据m=ρV=ρa³计算；
（3）A．同周期随原子序数增大，元素第一电离能呈增大趋势，P元素原子3p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；
B．同周期自左而右电负性增大；
C．离子电荷越大、半径越小，晶格能越大，晶体的熔点越高；
D．二氧化硫为V形结构；
E．分子晶体中，分子间作用力越强，该分子晶体的熔沸点越高；
（4）原子序数小于36的X、Y、Z、W四种元素，Y原子基态时最外层电子数是其内层电子数的2倍，原子只能有2个电子层，最外层电子数为4，故Y为碳元素；形成化合物种类最多的元素为C、H元素，则X为碳元素；Z原子基态时2p原子轨道上有3个未成对电子，则Z原子核外电子排布为1s²2s²2p⁶，则Z为N元素；W的原子序数为29，则W为Cu元素．

解答 解：（1）①Fe原子核外电子排布式为1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁶4s²，失去4s能级2个电子、3d能级1个电子形成Fe³⁺，Fe³⁺离子核外电子排布式为1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁵，其M层电子排布式为3s²3p⁶3d⁵，
故答案为：3s²3p⁶3d⁵；
②Fe原子最外层电子数为8，CO为配体，CO分子提供1对电子，则8+2x=18，故x=5；
Fe（CO）_x常温下呈液态，熔沸点低，易溶于非极性溶剂，可判断Fe（CO）_x晶体属于分子晶体，
故答案为：5；分子晶体；
（2）O和Na形成的一种只含有离子键的离子化合物为Na₂O，该晶胞结构中黑球有8×$\frac{1}{8}$+6×$\frac{1}{2}$=4，白球在内部，共有8个，所以黑球为O^2-，白色球为Na⁺，以晶胞中上面心O^2-离子为研究对象，距一个O^2-周围最近的Na⁺离子有8个，位于晶胞中上层4个Na⁺及上面晶胞中的下层4个Na⁺，8个Na⁺离子形成立方体结构，
晶胞质量为4×$\frac{62}{{N}_{A}}$g，则4×$\frac{62}{{N}_{A}}$g=ρ g/cm ³×（a cm）³，解得a=$\root{3}{\frac{248}{ρ{N}_{A}}}$，
故答案为：立方体；$\root{3}{\frac{248}{ρ{N}_{A}}}$；
（3）A．同周期随原子序数增大，元素第一电离能呈增大趋势，P元素原子3p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，故第一电离能P＞S＞Si，故A错误；
B．同周期随原子序数增大，元素的电负性增大，故电负性C＜N＜O＜F，故B正确；
C．离子电荷越大、离子半径越小，晶格能越大，熔沸点越高，晶格能CaO比KCl高，所以KCl比CaO熔点低，故C正确；
D．二氧化硫与二氧化碳均为酸性氧化物，化学性质相似，二氧化碳分子为直线型结构，但二氧化硫为V形结构，属于极性分子，相似相溶，溶解性大于二氧化碳的，故D错误；
E．分子晶体中，分子间作用力越强，该分子晶体的熔沸点越高，故E错误，
故选：BC；
（4）原子序数小于36的X、Y、Z、W四种元素，Y原子基态时最外层电子数是其内层电子数的2倍，原子只能有2个电子层，最外层电子数为4，故Y为碳元素；形成化合物种类最多的元素为C、H元素，则X为碳元素；Z原子基态时2p原子轨道上有3个未成对电子，则Z原子核外电子排布为1s²2s²2p⁶，则Z为N元素；W的原子序数为29，则W为Cu元素．
①C₂H₂分子中每个C原子含有2个σ键，所以C轨道的杂化类型为sp杂化，一个乙炔分子中含有3个σ键，则1mol C₂H₂含有σ键的数目为3N_A，
故答案为：sp；3N_A；
②氨气分子之间形成氢键，甲烷中不存在氢键，氢键的存在导致氨气的沸点升高，所以化合物NH₃的沸点比化合物CH₄的高，
故答案为：氨气之间形成氢键；
③元素C的一种氧化物与元素N的一种氧化物互为等电子体，CO₂和N₂O互为等电子体，所以元素Z的这种氧化物的分子式是N₂O，
故答案为：N₂O．

点评 本题是对物质结构的考查，涉及核外电子排布、配合物、晶体类型与性质、元素周期律、杂化方式、晶胞计算、等电子体、氢键等，是对物质结构的综合考查，需要学生具备扎实的基础，难度中等．