(2012•开封二模)[选修一物质结构与性质]同一周期(短周期)各元素形成单质的沸点变化如图1所示(按原子序数连续递增顺序排列).该周期部分元素氟化物的熔点见表.
氟化物
AF
BF2
DF4
熔点/K
1266
1534
183
(1)A原子核外共有______种不同运动状态的电子,______种不同能级的电子.
(2)B的单质在空气中燃烧的主要产物是白色的______,还生成少量的______(填化学式);
(3)已知下列数据:
①、Fe(s)+[1/2]O2(g)=FeO(s)△H=-272.0kJ/mol
②、2C(s)+[3/2]O2(g)=C2O3(s)△H=-1675.7kJ/mol
则C的单质和FeO反应的热化学方程式为______.
(4)元素D的气态氢化物分子为______分子(填“极性”或“非极性”).D的电负性比E的______ (填“大”或“小”).在D、E、G、H四种元素形成的氢化物中,热稳定性最大的是______ (填化学式).
(5)G的最高价氧化物水化物的酸根离子的立体构型是______,其中G原子的杂化轨道类型是______.
(6)元素H的钠盐晶胞结构如图2所示,每个Na+周围与之距离最近的Na+的个数为______.
(7)解释上表中氟化物熔点差异的原因:______.
解题思路:图中曲线表示8种元素的原子序数(按递增顺序连续排列)和单质沸点的关系,H、I的沸点低于0℃,可推断常温下只有H、I为气体,故为第三周期元素,结合氟化物化学式,则A为Na,B为Mg,C为Al,D为Si,E为P、G为S,H为Cl,I为Ar,
(1)原子中没有运动状态相同的电子,由多少电子具有几种运动状态;根据核外电子排布式判断占有的能级;
(2)镁与在空气中燃烧,与氧气反应生成氧化镁,与氮气反应生成氮化镁;
(3)Al与FeO发生铝热反应生成氧化铝与Fe,根据盖斯定律由②-①×3可得目标热化学方程式;
(4)根据氢化物的空间结构,结合正负重心是否重合判断分子极性;同周期自左而右电负性增强;同周期自左而右非金属性增强,非金属性越强氢化物越稳定;
(5)G的最高价氧化物水化物的酸根离子为SO42-,计算S原子价层电子对数与孤对电子,进而确定立体结构与S原子杂化方式;
(6)元素H的钠盐为NaCl,根据晶胞结构可知,Na+周围与之距离最近的Na+处于对角线上,以中间以中心的黑色球钠离子分析;
(7)根据晶体类型与晶格能分析解答.
图中曲线表示8种元素的原子序数(按递增顺序连续排列)和单质沸点的关系,H、I的沸点低于0℃,可推断常温下只有H、I为气体,故为第三周期元素,结合氟化物化学式,则A为Na,B为Mg,C为Al,D为Si,E为P、G为S,H为Cl,I为Ar,
(1)A为Na元素,原子核外电子数为11,故共有11种不同运动状态的电子,原子核外电子排布式为1s22s22p63s1,有4种不同能级的电子,
故答案为:11;4;
(2)镁在空气中燃烧,主要发生镁和氧气反应,生成白色氧化镁,还与氧气反应生成少量氮化镁,
故答案为:MgO;Mg3N2;
(3)C为Al和FeO反应生成氧化铁与Al,则有:
①Fe(s)+[1/2]O2(g)=FeO(s)△H=-272.0kJ/mol,
②2Al(s)+[1/2]O2(g)=Al2O3(s)△H=-1675.7kJ/mol,
利用盖斯定律将②-①×3可得:2Al(s)+3FeO(s)=3Fe(s)+Al2O3(s)△H=-859.7kJ/mol,
故答案为:2Al(s)+3FeO(s)=3Fe(s)+Al2O3(s)△H=-859.7kJ/mol;
(4)元素D的气态氢化物为SiH4,与甲烷结构相同,为正四面体型,属于对称结构,为非极性分子;同周期自左而右电负性增强,故电负性Si<P,非金属性Si<P<S<Cl,故HCl最稳,
故答案为:非极性;小;HCl;
(5)G的最高价氧化物水化物的酸根离子为SO42-,S原子价层电子对数=4+[6+2−2×4/2]=4、不含孤对电子,故为正四面体结构,S原子采取sp3杂化,
故答案为:正四面体;sp3;
(6)元素H的钠盐为NaCl,在氯化钠晶胞中若以黑色球为钠离子,白色球为氯离子,以中心的黑色球钠离子分析,Na+周围与之距离最近的Na+处于对角线上,故有12个,
故答案为:12;
(7)NaF与 MgF2为离子晶体,SiF4为分子晶体,故SiF4的熔点低;Mg2+的半径比Na+的半径小,MgF2的晶格能比NaF的晶格能大,故MgF2的熔点比NaF高,
故答案为:NaF与 MgF2为离子晶体,SiF4为分子晶体,故SiF4的熔点低;MgF2的晶格能比NaF的晶格能大,故MgF2的熔点比NaF高.
点评:
本题考点: 晶胞的计算;热化学方程式.
考点点评: 本题考查物质结构与性质,涉及核外电子排布、热化学方程式、电负性、杂化轨道、分子极性、晶胞、晶体类型与性质等,试题涉及的知识点较多,综合性较大,注重了对物质结构中常考考点的综合,难度较大.
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