Question

2．現(xiàn)有A、B、C、D、E、F六種物質(zhì)或粒子，其中A、B、C、D都具有如圖1所示的結(jié)構(gòu)或結(jié)構(gòu)單元，（圖中正四面體以外可能有的部分未畫出，虛線不表示化學(xué)鍵或分子間作用力，X、Y可以相同也可以不同）．A、B的晶體類型相同．工業(yè)上利用單質(zhì)A的同素異形體能與B物質(zhì)發(fā)生置換反應(yīng)，制取單質(zhì)G的粗產(chǎn)品．C、D、E、F含有相等的電子數(shù)，且D是陽離子，D與F的組成元素相同．C、E、F的晶體類型相同，由E構(gòu)成的物質(zhì)常溫下呈液態(tài)．
（1）與A同主族的第四周期元素基態(tài)原子的價(jià)電子排布圖為．
（2）D的中心原子J的雜化類型為sp³，F(xiàn)易溶于E，其主要原因是氨分子與水分子間形成氫鍵．
（3）科學(xué)家把A₆₀和K摻雜在一起制造出了一種化合物，其晶胞如圖2所示，該物質(zhì)在低溫時(shí)是一種超導(dǎo)體．該物質(zhì)的化學(xué)式為K₃C₆₀．（用元素符號(hào)表示）
繼A₆₀后，科學(xué)家又合成了G₆₀、J₆₀，A、G、J原子電負(fù)性由大到小的順序是N＞C＞Si．（用元素符號(hào)表示），G₆₀分子中每個(gè)G原子只跟相鄰的3個(gè)G原子形成共價(jià)鍵，且每個(gè)G原子最外層都滿足8電子穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，則1mol G₆₀分子中π鍵的數(shù)目為1.806×10²⁵．
（4）上述A-F這六種物質(zhì)或粒子的組成元素中有三種處于同一周期，請(qǐng)寫出這三種元素第一電離能由大到小的順序N＞O＞C．（用元素符號(hào)回答）
（5）已知某紅紫色配合物的組成為CoCl₃•5F•H₂O．該配合物中的中心離子鈷離子在基態(tài)時(shí)核外電子排布式為1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁴4s²，其水溶液顯弱酸性，加入強(qiáng)堿加熱至沸騰有F放出，同時(shí)產(chǎn)生Co₂O₃沉淀；加AgNO₃于該化合物溶液中，有AgCl沉淀生成，過濾后加AgNO₃溶液于濾液中無變化，但加熱至沸騰有AgCl沉淀生成，且其質(zhì)量為第一次沉淀量的二分之一．則該配合物的化學(xué)式最可能為[CoCl（NH₃）₅]Cl₂•H₂O．（寫出化學(xué)式）

Answer 1

分析 A、B、C、D、E、F六種物質(zhì)或粒子，其中A、B、C、D都具有正四面體結(jié)構(gòu)或結(jié)構(gòu)單元，D是陽離子，故D為NH₄⁺；C、D、E、F含有相等的電子數(shù)，故電子數(shù)為10，D與F的組成元素相同，故F為NH₃；由E構(gòu)成的物質(zhì)常溫下呈液態(tài)，故E為H₂O；C、E、F的晶體類型相同，屬于分子晶體，故C為CH₄；A、B的晶體類型相同，單質(zhì)A的同素異形體能與B物質(zhì)發(fā)生置換反應(yīng)，A為金剛石，B為二氧化硅，G為Si．

解答 解：A、B、C、D、E、F六種物質(zhì)或粒子，其中A、B、C、D都具有正四面體結(jié)構(gòu)或結(jié)構(gòu)單元，D是陽離子，故D為NH₄⁺；C、D、E、F含有相等的電子數(shù)，故電子數(shù)為10，D與F的組成元素相同，故F為NH₃；由E構(gòu)成的物質(zhì)常溫下呈液態(tài)，故E為H₂O；C、E、F的晶體類型相同，屬于分子晶體，故C為CH₄；A、B的晶體類型相同，單質(zhì)A的同素異形體能與B物質(zhì)發(fā)生置換反應(yīng)，A為金剛石，B為二氧化硅，G為Si．
（1）與A同主族的第四周期元素處于第四周期IVA族，基態(tài)原子的價(jià)電子排布圖為，故答案為：；
（2）D為NH₄⁺，中心原子J為N，中N原子價(jià)層電子對(duì)數(shù)為4，雜化類型為sp³雜化，F(xiàn)為NH₃，易溶于原因是氨分子與水分子間形成氫鍵，
故答案為：sp³；氨分子與水分子間形成氫鍵；
（3）晶胞中C₆₀分子數(shù)目為8×$\frac{1}{8}$+1=2，K原子數(shù)目為2×6×$\frac{1}{2}$=6，故化學(xué)式為：K₃C₆₀，
同一周期，從左到右，電負(fù)性逐漸增大，同一主族，從上到下，電負(fù)性逐漸減小，因此，原子電負(fù)性由大到小的順序是：N＞C＞Si，
每個(gè)硅形成的這3個(gè)鍵中，必然有1個(gè)雙鍵，這樣每個(gè)硅原子最外層才滿足8電子穩(wěn)定結(jié)構(gòu)．顯然，雙鍵數(shù)應(yīng)該是Si原子數(shù)的一半，而每個(gè)雙鍵有1個(gè)π鍵，顯然π鍵數(shù)目為30，則1mol G₆₀分子中π鍵的數(shù)目為 1.806×10²⁵，
故答案為：K₃C₆₀；N＞C＞Si；1.806×10²⁵；
（4）上述A-F這六種物質(zhì)或粒子的組成元素中處于同一周期的三種元素為C、N、O，同周期隨原子序數(shù)增大，越大第一電離能呈增大趨勢(shì)，氮元素2p能級(jí)為半滿穩(wěn)定狀態(tài)，第一電離能高于同周期相鄰元素的，故這三種元素第一電離能由大到小的順序：N＞O＞C，
故答案為：N＞O＞C；
（5）CoCl₃•5F•H₂O中的中心離子鈷離子在基態(tài)時(shí)核外電子排布式為1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁴4s²，CoCl₃•5NH₃•H₂O水溶液加AgNO₃于該化合物溶液中，有AgCl沉淀生成，說明外界離子有Cl^-，過濾后再加AgNO₃溶液于濾液中無變化，但加熱至沸騰有AgCl沉淀生成，說明配體中含有Cl^-，且其質(zhì)量為第一次沉淀量的二分之一，說明外界離子有Cl^-與配體Cl^-之比為2：1，該配離子化學(xué)式可能為[CoCl（NH₃）₅]Cl₂•H₂O，
故答案為：1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁴4s²；[CoCl（NH₃）₅]Cl₂•H₂O．

點(diǎn)評(píng) 本題是對(duì)物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)的考查，涉及微粒推斷、核外電子排布、配合物、晶胞計(jì)算等，利用均攤法進(jìn)行晶胞有關(guān)計(jì)算，理解配合物中內(nèi)界與外界性質(zhì)的不同，難度中等．