Question

[化學——選修3： 物質結構與性質]（15分）
Sn是人類最早使用的元素之一，能形成SnCl₂，SnCl₄兩種氯化物，SnCl₂常溫下為白色晶體，具有一維鏈狀的聚合結構，氣態時以單分子形式存在，而SnCl₄常溫下為無色液體。白錫和灰錫是Sn的兩種同素異形體，白錫的晶體結構中Sn原子的配位數為4和6，灰錫的晶體結構與金剛石的晶體結構相似。白錫的密度大于灰錫的密度。

（1）Sn元素價層電子排布式為           。
（2）SnCl₂的一維鏈狀聚合結構如圖所示，在分子結構中標出
所含有的配位鍵。其固體分子及氣體分子中Sn的雜化方式為      。

（3）SnCl₄分子的空間構型為               ，SnCl₄與CCl₄中
沸點較高的是             。
（4）錫的某種氧化物的晶胞如右圖，其化學式為              。
（5）解釋白錫分子的密度大于灰錫的密度的原因：                          。
（6）若灰錫的晶胞邊長為a pm，計算灰錫的密度 為                            。

Answer 1

（1）5s²5p²（2分）
（2） 圖略 （2分） sp³_、、 sp²（各1分）
（3）正四面體；SnCl₄（各1分）
（4）SnO₂（2分）
（5）配位數大，空間利用率大（2分）
（6）952/N_A(a×10^—10)³(3分)

解析試題分析：（1）Sn元素是50號元素，最外層電子是4個，位于元素周期表的第五周期，第四主族，所以價層電子排布式為5s²5p²；
（2）Sn元素的5p軌道上有空軌道，Cl原子中有孤對電子，所以1個SnCl₂分子中的Sn與另一分子中的Cl原子可以形成配位鍵，從而形成一維鏈狀聚合結構，配位鍵的形式是從提供孤對電子的一方指向提供空軌道的一方；固體分子SnCl₂中存在一個配位鍵，所以Sn的價層電子對數是3+1/2(4-2×1)=4,所以是sp³雜化；氣態時以單分子形式存在，所以Sn的價層電子對數是2+1/2(4-2×1)=3, sp²雜化；
（3）SnCl₄分子中Sn的價層電子對數是4+1/2(4-4×1)=4,空間構型是正四面體型；SnCl₄與CCl₄都是分子晶體，所以相對分子質量大的分子間作用力大，沸點較高，所以SnCl₄的沸點較高；
（4）錫的某種氧化物的晶胞中Sn原子8頂點各1個和中心1個，共是8×1/8+1=2個，O原子分別在上下2個底面各2個和體內的2個，共是4×1/2+2=4，所以Sn與O的原子個數比是2:4=1:2，化學式為SnO₂
（5）白錫的晶體結構中Sn原子的配位數為4和6，灰錫的晶體結構與金剛石的晶體結構相似，配位數是4，所以白錫晶體的配位數大，空間利用率大，單位體積擁有的Sn原子多，密度大；
（6）灰錫晶胞中Sn原子的個數是8，與金剛石晶胞中C原子個數相同，所以灰錫的密度=m/V=8×119/N_A/(a×10^-10)³=952/N_A(a×10^—10)³g/cm³
考點：考查原子結構、物質結構的判斷，雜化軌道的判斷，晶胞的計算