Question

12．（1）用轨道示意图表示Fe³⁺的价电子排布．
（2）某主族元素的电离能（电子伏特）如下：

I1	I2	I3	I4	I5	I6	I7
14.5	29.6	47.4	77.5	97.9	551.9	666.8

，判断该元素处于VA族；
（3）若AB_n的中心原子A上没有未用于形成共价键的孤对电子，运用价层电子对互斥模型，下列说法正确的是C（填字母）．
A．若n=2，则分子的立体构型为V形
B．若n=3，则分子的立体构型为三角锥形
C．若n=4，则分子的立体构型为正四面体形
D．以上说法都不正确
（4）臭氧分子的结构如图1，呈V型，键角116.5°．请回答：
①臭氧与氧气的关系是同素异形体．
②下列分子与臭氧分子的结构最相似的是C（填字母）．
A．H₂O　　　　B．CO₂　　　　　C．SO₂ D．BeCl₂
③臭氧分子是否为极性分子是（填“是”或“否”）．
（5）在短周期元素中，由三种元素组成的既有离子键又有共价键和配位键，且阴、阳离子所含电子数相差8个，该物质的电子式．
（6）金属钛为六方最密堆积结构，测得钛的原子半径为r，晶胞结构如图2所示，求该晶胞的边长a=2r，b=$\frac{4\sqrt{6}}{3}$r（用含r的代数式表示）

Answer 1

分析 （1）Fe³⁺的价电子为3d⁵，根据洪特规则和保利不相容原理画轨道示意图；
（2）该元素第六电离能剧增，则元素原子最外层电子数为5；
（3）若n=2，则分子的立体构型为直线形，若n=3，则分子的立体构型为平面三角形，若n=4，则分子的立体构型为正四面体形；
（4）①O₂和O₃都是由氧元素形成的不同单质，互为同素异形体；
②O₃为V形结构，根据分子中中心原子的价层电子对数判断分子的空间构型；
③分子中正负电荷中心不重合，这样的分子为极性分子；分子中正负电荷的重心重合，则为非极性分子；
（5）由三种非金属元素形成的荔枝化合物，且含有共价键，应为铵盐，阴、阳离子所含电子数相差8个，应为NH₄Cl；
（6）上底面棱上的原子相邻，可以得出长a=2r，内部原子与上底面、及下底面3个原子相邻且均形成正四面体结构，高b为正四面体高的2倍，正四面体的棱长为2r，则正四面体侧面高为2r×$\frac{\sqrt{3}}{2}$=$\sqrt{3}$r，底面中心到边的距离为$\sqrt{3}$r×$\frac{1}{3}$，再利用勾股定理计算正四面体的高．

解答 解：（1）Fe³⁺的价电子为3d⁵，根据洪特规则和保利不相容原理，则轨道示意图为，故答案为：；
（2）该元素第六电离能剧增，则元素原子最外层电子数为5，处于VA族，故答案为：VA；
（3）根据价层电子对互斥理论知，若AB_n型分子的中心原子A上没有未用于形成共价键的孤对电子，若n=2，则分子的立体构型为直线形，若n=3，则分子的立体构型为平面三角形，若n=4，则分子的立体构型为正四面体形，故选：C；
（4）①O₂和O₃都是由氧元素形成的不同单质，互为同素异形体，故答案为：同素异形体；
②二氧化碳、BeCl₂为直线型，水为V形结构，但不存在大π键，在臭氧O₃中，中心的氧原子以sp²杂化，与两旁的配位氧原子键合生成两个σ键，使O₃分子呈折线形，在三个氧原子之间还存在着一个垂直于分子平面的大π键，这个离域的π键是由中心的氧原子提供两个p电子、另外两个配位氧原子各提供一个p电子形成的，SO₂分子呈“V”字形结构，其成键方式与O₃类似，S原子sp²杂化，S原子和两侧的氧原子除以σ键结合以外，还形成一个三中心四电子的大π键，故选：C；
③O₃中的中心O原子为sp²杂化，理想模型为平面三角形，分子构型为V型，而且O₃形成的是三中心四电子大π键，空间构型不对称．正负电荷重心不重合，所以是极性分子，故答案为：是；
（5）由三种非金属元素形成的荔枝化合物，且含有共价键，应为铵盐，阴、阳离子所含电子数相差8个，应为氯化铵，化学式为NH₄Cl，电子式为，故答案为：；
（6）上底面棱上的原子相邻，可以得出长a=2r，内部原子与上底面、及下底面3个原子相邻且均形成正四面体结构，高b为正四面体高的2倍，正四面体的棱长为2r，则正四面体侧面高为2r×$\frac{\sqrt{3}}{2}$=$\sqrt{3}$r，底面中心到边的距离为$\sqrt{3}$r×$\frac{1}{3}$，由勾股定理可知正四面体的高为$\sqrt{（\sqrt{3}r）^{2}-（\frac{\sqrt{3}}{3}r）^{2}}$=$\frac{2\sqrt{6}}{3}$r，故b=2×$\frac{2\sqrt{6}}{3}$r=$\frac{4\sqrt{6}}{3}$r，故答案为：2r；$\frac{4\sqrt{6}}{3}$r．

点评 本题是对物质结构的考查，涉及核外电子排布、电离能、空间构型、晶胞计算等，需要学生具备一定的空间想象与计算能力，题目难度较大．