Question

【題目】元素周期表中第三周期包括Na、Mg、Al、Si、P、S、Cl、Ar 8種元素。請(qǐng)回答下列問題：

（1）SCl2分子中的中心原子雜化軌道類型是_______，該分子構(gòu)型為_________。

（2）第三周期8種元素按單質(zhì)熔點(diǎn)(℃)大小順序繪制的柱形圖(已知柱形“1”代表Ar)如圖所示，則其中“2”原子的結(jié)構(gòu)示意圖為____________，“8”原子的電子排布式為________________。

（3）氫化鎂儲(chǔ)氫材料的晶胞結(jié)構(gòu)如圖所示，已知該晶體的密度為ρ g·cm－3，則該晶體的化學(xué)式為__________，晶胞的體積為__________cm3(用ρ、NA表示，其中NA表示阿伏加德羅常數(shù)的值)。

（4）實(shí)驗(yàn)證明：KCl、MgO、CaO三種晶體的結(jié)構(gòu)與NaCl晶體的結(jié)構(gòu)相似，已知NaCl、KCl、CaO晶體的晶格能數(shù)據(jù)如下表：

晶體	NaCl	KCl	CaO
晶格能/(kJ·mol－1)	786	715	3401

則KCl、MgO、CaO三種晶體的熔點(diǎn)從高到低的順序是________________。其中MgO晶體中一個(gè)Mg2＋周圍和它最近且等距離的Mg2＋有________個(gè)。

（5）噻吩( )廣泛應(yīng)用于合成醫(yī)藥、農(nóng)藥、染料工業(yè)。

①噻吩分子中含有_______個(gè)σ鍵，分子中的大π鍵可用符號(hào)表示，其中m代表參與形成大π鍵的原子數(shù)，n代表參與形成大π鍵的電子數(shù)(如苯分子中的大π鍵可表示為)，則噻吩分子中的大π鍵應(yīng)表示為______________。

②噻吩的沸點(diǎn)為84℃，吡咯()的沸點(diǎn)在129~131℃之間，后者沸點(diǎn)較高，其原因是__________________________________。

（6）Si、C和O的成鍵情況如下：

鍵能/(kJ·mol－1)

化學(xué)鍵	C—O	C===O	Si—O	Si===O
360	803	464	640

C和O之間易形成含有雙鍵的CO2分子晶體，而Si和O之間則易形成含有單鍵的SiO2原子晶體，請(qǐng)結(jié)合數(shù)據(jù)分析其原因：_______________________________________________________

Answer 1

【答案】sp3 V形或折線形 1s22s22p63s23p2或[Ne]3s23p2 MgH2 MgO＞CaO＞KCl 12 9 吡咯分子間可形成氫分鍵，而噻吩分子間不能形成氫鍵 碳與氧之間形成含有雙鍵的分子放出的能量(803 kJ·mol－1×2＝1 606 kJ·mol－1)大于形成含單鍵的原子晶體放出的能量(360 kJ·mol－1×4＝1 440 kJ·mol－1)，故碳與氧之間易形成含雙鍵的CO2分子晶體；硅與氧之間形成含有雙鍵的分子放出的能量(640 kJ·mol－1×2＝1 280 kJ·mol－1)小于形成含單鍵的原子晶體放出的能量(464 kJ·mol－1×4＝1 856 kJ·mol－1)，故硅與氧之間易形成含單鍵的SiO2原子晶體

【解析】

（1）SCl2中S原子雜化軌道數(shù)為（6+2）=4，采取 sp3雜化方式，兩對(duì)孤對(duì)電子對(duì)，所以該分子構(gòu)型為V形或折線形；

(2)第三周期8種元素按單質(zhì)算，排除氬氣外，只有氯氣為氣體，熔點(diǎn)較低，氯原子核電荷數(shù)為17，原子的結(jié)構(gòu)示意圖為：；“8”為硅原子，原子的電子排布式為1s22s22p63s23p2或[Ne]3s23p2；

（3）根據(jù)晶胞結(jié)構(gòu)可知，該晶胞中含有鎂原子個(gè)數(shù)為8×+1=2, 含有氫原子個(gè)數(shù)為4×+2=4,鎂原子與氫原子個(gè)數(shù)比為1:2，所以氫化鎂化學(xué)式為MgH2；該晶胞中含有2個(gè)MgH2，則該晶胞的體積為=cm3；

(4) 晶格能越大，離子晶體熔點(diǎn)就越高，而晶格能大小與離子的電荷和半徑有關(guān)，電荷越多，離子半徑越小，晶格能就越大；KCl、MgO、CaO這3種晶體的結(jié)構(gòu)與NaCl晶體結(jié)構(gòu)相似，MgO、CaO中離子都帶2個(gè)單位電荷，KCl中離子都帶1個(gè)單位電荷，離子半徑Cl->O2-，Mg2+<Ca2+<K+，高價(jià)化合物的晶格能遠(yuǎn)大于低價(jià)離子化合物的晶格能，晶格能MgO>CaO>KCl ,故熔點(diǎn)MgO>CaO>KCl；在MgO晶胞中Mg2＋周圍有六個(gè)O2-，O2-周圍有六個(gè)Mg2＋,根據(jù)晶胞的結(jié)構(gòu)可以看出,如果以體心上一個(gè)Mg2＋為究對(duì)象，和它最鄰近且等距離的Mg2＋分布在晶胞每個(gè)棱邊中點(diǎn)上,共有12個(gè)；

（4）①單鍵為σ鍵，雙鍵中一根為σ鍵，一根為π鍵，噻吩為：，則1個(gè)噻吩分子中含σ鍵有5+4=9個(gè)，噻吩分子為平面結(jié)構(gòu)，S原子價(jià)電子排布式為3s23p4，形成兩根共價(jià)鍵，環(huán)中存在兩根π鍵，為單雙建交替，pz軌道交蓋可形成離域大π鍵，S的pz軌道中一對(duì)電子與環(huán)上的π電子共軛，形成離域大π鍵，噻吩的芳香性僅比苯弱一點(diǎn)，符合休克爾規(guī)則，形成五中心六電子的離域大π鍵，記為；

②噻吩的沸點(diǎn)為84℃，吡咯（）的沸點(diǎn)在129～131℃之間，后者沸點(diǎn)較高，吡咯環(huán)中存在N，N的電負(fù)性較S大，吡咯能形成分子間氫鍵使沸點(diǎn)升高，

故答案為：吡咯分子間可形成氫鍵，而噻吩分子間不能形成氫鍵；

(6) C和O之間易形成含有雙鍵的CO2分子晶體，而Si和O之間則易形成含有單鍵的SiO2原子晶體，其原因： 碳與氧之間形成含有雙鍵的分子放出的能量(2×803 kJmol－1＝1606 kJmol－1)大于形成含單鍵的原子晶體放出的能量(4×360 kJmol－1＝1440 kJmol－1)，故碳與氧之間易形成含雙鍵的CO2分子晶體；硅與氧之間形成含有雙鍵的分子放出的能量(2×640 kJmol－1＝1280 kJmol－1)小于形成含單鍵的原子晶體放出的能量(4×464 kJmol－1＝1856 kJmol－1)，故硅與氧之間易形成含單鍵的SiO2原子晶體；正確答案：碳與氧之間形成含有雙鍵的分子放出的能量(2×803 kJmol－1＝1606 kJmol－1)大于形成含單鍵的原子晶體放出的能量(4×360 kJmol－1＝1440 kJmol－1)，故碳與氧之間易形成含雙鍵的CO2分子晶體；硅與氧之間形成含有雙鍵的分子放出的能量(2×640 kJmol－1＝1280 kJmol－1)小于形成含單鍵的原子晶體放出的能量(4×464 kJmol－1＝1856 kJmol－1)，故硅與氧之間易形成含單鍵的SiO2原子晶體。