Question

8．已知A、B、C、D、E五種元素的原子序數(shù)依次增大，其中A元素原子的核外P電子總數(shù)比S電子總數(shù)少1；B原子核外電子有9個不同的運(yùn)動狀態(tài)；C是主族元素且與E同周期，其最外能層上有兩個運(yùn)動狀態(tài)不同的電子；D²⁺原子核外所有d軌道中的電子半充滿；E的+1價陽離子的核外有3層電子且各層均處于全滿狀態(tài)．
（1）D²⁺元素基態(tài)原子的價電子排布式為3d⁵．
（2）比較A、B和氧三種元素的第一電離能有小到大的順序?yàn)镺＜N＜F（填元素符號）．
（3）A₂B₂分子中A原子的雜化類型為sp²雜化，該分子中σ鍵和π鍵的數(shù)目之比為3：1．
（4）已知氧和E能形成晶胞結(jié)構(gòu)如圖所示的兩種化合物，則化學(xué)式：

甲為CuO；
乙為Cu₂O．
高溫時，甲易轉(zhuǎn)化為乙的原因?yàn)镃u₂O中Cu⁺的各軌道均為全滿狀態(tài)，能量較低，比較穩(wěn)定．
（5）B與C可形成離子化合物，其晶胞結(jié)構(gòu)如圖所示，其中C離子的配位數(shù)為8，若該晶體的密度為ag•cm^-3，則該品胞的體積是$\frac{4×78}{a{N}_{A}}$cm³（寫出表達(dá)式即可）．

Answer 1

分析 A、B、C、D、E五種元素的原子序數(shù)依次增大，其中A元素原子的核外P電子總數(shù)比S電子總數(shù)少1，原子核外電子排布式為1s²2s²2p³，則A為N元素；B原子核外電子有9個不同的運(yùn)動狀態(tài)，即原子核外有9個電子，故B為F元素；E的+1價陽離子的核外有3層電子且各層均處于全滿狀態(tài)，則E原子核外電子數(shù)為2+8+18+1=29，故E為Cu；C是主族元素且與E同周期，其最外能層上有兩個運(yùn)動狀態(tài)不同的電子，C處于IIA族，則C為Ca；D²⁺原子核外所有d軌道中的電子半充滿，則D原子外圍電子排布式為3d⁵4s²，則D為Mn．
（1）D處于第四周期，D²⁺原子核外所有d軌道中的電子半充滿；
（2）同周期隨原子序數(shù)增大，元素第一電離能呈增大趨勢，氮元素原子2p能級為半滿穩(wěn)定狀態(tài)，第一電離能高于氧元素的；
（3）A₂B₂分子為N₂F₂，由8電子結(jié)構(gòu)可知其結(jié)構(gòu)式為F-N=N-F；
（4）氧和Cu可以形成CuO，Cu₂O，根據(jù)均攤法計(jì)算晶胞中原子數(shù)目之比，進(jìn)而確定化學(xué)式；
Cu₂O中Cu⁺的各軌道均為全滿狀態(tài)，能量較低，比較穩(wěn)定；
（5）黑色球?yàn)镕，白色球?yàn)镃a，晶胞中F原子數(shù)目為8，Ca原子數(shù)目為8×$\frac{1}{8}$+6×$\frac{1}{2}$=4，原子配位數(shù)與原子數(shù)目成反比，表示出晶胞質(zhì)量，再根據(jù)V=$\frac{m}{ρ}$計(jì)算晶胞體積．

解答 解：A、B、C、D、E五種元素的原子序數(shù)依次增大，其中A元素原子的核外P電子總數(shù)比S電子總數(shù)少1，原子核外電子排布式為1s²2s²2p³，則A為N元素；B原子核外電子有9個不同的運(yùn)動狀態(tài)，即原子核外有9個電子，故B為F元素；E的+1價陽離子的核外有3層電子且各層均處于全滿狀態(tài)，則E原子核外電子數(shù)為2+8+18+1=29，故E為Cu；C是主族元素且與E同周期，其最外能層上有兩個運(yùn)動狀態(tài)不同的電子，C處于IIA族，則C為Ca；D²⁺原子核外所有d軌道中的電子半充滿，則D原子外圍電子排布式為3d⁵4s²，則D為Mn．
（1）D處于第四周期，D²⁺原子核外所有d軌道中的電子半充滿，D²⁺元素基態(tài)原子的價電子排布式為3d⁵，
故答案為：3d⁵；
（2）同周期隨原子序數(shù)增大，元素第一電離能呈增大趨勢，氮元素原子2p能級為半滿穩(wěn)定狀態(tài)，第一電離能高于氧元素的，故第一電離能有小到大的順序?yàn)镺＜N＜F，
故答案為：O＜N＜F；
（3）A₂B₂分子為N₂F₂，其結(jié)構(gòu)式為F-N=N-F，N原子形成2個σ鍵、含有1對孤對電子，雜化軌道數(shù)目為3，故N原子采取sp²雜化，該分子中σ鍵和π鍵的數(shù)目之比為3：1，
故答案為：sp²雜化；3：1；
（4）氧和Cu可以形成CuO，Cu₂O，
甲中黑色球數(shù)目為4，白色球數(shù)目為8×$\frac{1}{8}$+6×$\frac{1}{2}$=4，原子數(shù)目之比為1：1，故化學(xué)式為CuO，
乙中黑色球數(shù)目為4，白色球數(shù)目為1+8×$\frac{1}{8}$=2，原子數(shù)目之比為2：1，故化學(xué)式為Cu₂O，
Cu₂O中Cu⁺的各軌道均為全滿狀態(tài)，能量較低，比較穩(wěn)定，高溫時，甲易轉(zhuǎn)化為乙，
故答案為：CuO；Cu₂O；Cu₂O中Cu⁺的各軌道均為全滿狀態(tài)，能量較低，比較穩(wěn)定；
（5）黑色球?yàn)镕，白色球?yàn)镃a，晶胞中F原子數(shù)目為8，Ca原子數(shù)目為8×$\frac{1}{8}$+6×$\frac{1}{2}$=4，氟離子配位數(shù)為4，原子配位數(shù)與原子數(shù)目成反比，則鈣離子配位數(shù)為8，
晶胞質(zhì)量為4×$\frac{78}{{N}_{A}}$g，該晶體的密度為ag•cm^-3，則該晶胞的體積是為4×$\frac{78}{{N}_{A}}$g÷ag•cm^-3=$\frac{4×78}{a{N}_{A}}$ cm³，
故答案為：8；$\frac{4×78}{a{N}_{A}}$．

點(diǎn)評 本題是對物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)的考查，涉及核外電子排布、電離能、雜化方式、晶胞計(jì)算等，（3）中關(guān)鍵是根據(jù)8電子結(jié)構(gòu)確定結(jié)構(gòu)式，掌握均攤法進(jìn)行晶胞有關(guān)計(jì)算．