Question

（18分）運用物質結構的知識完成下列問題。
（1）第一電離能介于B、N之間的第二周期元素有          (填元素符號)。
（2）配離子[TiCl(H₂O)₅]^2＋的中心離子化合價為　　 　，配體的化學式為       。
（3）BF₃與一定量水形成(H₂O)₂·BF₃晶體Q，Q在一定條件下可轉化為R：

Q                                R
①晶體Q中不存在的作用力為          （填字母）。
A．共價鍵   B．離子鍵   C．配位鍵    D．范德華力    E．氫鍵
②R中陽離子的空間構型為                。
（4）硼砂是含結晶水的四硼酸鈉，其陰離子X^m—（含B、O、H三種元素）的球棍模型如下圖3所示。則m＝          （填數字）。
（5）以四氯化鈦、碳化鈣、疊氮酸鹽（如NaN₃）作原料，可以生成碳氮化鈦化合物，其結構是用碳原子取代氮化鈦晶胞（結構如下圖4）所有頂點的氮原子，這種碳氮化鈦化合物的化學式為      。
          
圖3                            圖4
（6）部分化學鍵的鍵能見下表：

化學鍵	Si—O	Si—Cl	H—H	H—Cl	Si—Si	Si—C
鍵能/ kJ·mol—1	460	360	436	431	176	347

①比較下列兩組物質的熔點高低 （填“＞”或“＜”） SiC______ Si；  SiCl₄ ______ SiO₂
②工業上高純硅可通過下列反應制取：SiCl₄ (g) + 2H₂(g) 高溫Si(s) + 4HCl(g)
計算該反應的反應熱△H ＝___________ kJ/mol。

Answer 1

（1）Be、C、O   （2） +3 ；Cl^—、H₂O （3）B；三角錐型 （4）2 （5） Ti₄CN₃
 （6）＞；＜； 360×4+436×2—(176×2+431×4)＝+236

試題分析：（1）同周期自左向右電離能逐漸增大，但由于Be元素的2s軌道電子處于全充滿狀態，穩定性強，因此Be元素的第一電離能大于B元素的第一電離能。氮元素的2p軌道電子處于半充滿狀態，穩定性強，因此氧元素第一電離能小于氮元素的第一電離能，因此第一電離能介于B、N之間的第二周期元素有Be、C、O。
（2）水分子整體是0價的，氯元素是－1價，則配離子[TiCl(H₂O)₅]^2＋的中心離子化合價為＋3價，能夠提供孤對電子的是配體，因此該配鏈子中配體的化學式為Cl^—、H₂O。
（3）①根據晶體Q的結構可知，分子中存在氫鍵、共價鍵、范德華力，另外B與O之間還有配位鍵，不存在陰陽離子，因此沒有離子鍵，答案選B。
②R中陽離子是水合氫離子，其中氧原子的價層電子對數是4個，但含有1個孤對電子，因此其空間構型為三角錐形。
（4）根據球棍模型可知1，3，5，6代表氧原子，2，4代表B原子，觀察模型，可知X^m-是（H₄B₄O₉）^m-，依據化合價H為+1，B為+3，O為-2，可得m＝2。
（5）根據晶胞結構可知晶胞中碳原子的個數＝8×＝1，氮原子個數＝6×＝3，Ti原子個數＝12×+1＝4，所以晶胞的化學式為Ti₄CN₃。
（6）①碳化硅和硅單質形成的晶體類型是原子晶體，由于碳原子半徑小于硅原子，因此碳化硅的沸點高于單質硅的沸點。四氯化碳形成的晶體是分子晶體，二氧化硅形成的晶體是原子晶體，因此四氯化硅的沸點低于二氧化硅的沸點。
②化學反應方程式中的反應熱=反應物的鍵能之和－生成物的鍵能之和），晶體硅中1個硅原子形成2個共價鍵，所以根據方程式可知△H＝360kJ/mol×4＋436kJ/mol×2－176kJ/mol×2－431kJ/mol×4＝＋236 kJ/mol。