Question

5．A、B、C、D、E、R為原子序數(shù)依次增大的六種元素，位于元素周期表的前四周期．B元素原子含有3個(gè)能級(jí)，且每個(gè)能級(jí)所含的電子數(shù)相同；D的原子核外有8種運(yùn)動(dòng)狀態(tài)不同的電子；E元素與F元素處于同一周期相鄰的族，它們的原子序數(shù)相差3，且E元素的基態(tài)原子3d軌道上有4個(gè)未成對(duì)電子．請(qǐng)回答下列問題：
（1）寫出基態(tài)C原子的價(jià)層電子排布圖，F(xiàn)基態(tài)原子的外圍電子排布式3d¹⁰4s¹．
（2）下列說法正確的是C（填序號(hào)）．
A．二氧化硅的相對(duì)分子質(zhì)量比二氧化碳大，所以沸點(diǎn)：SiO₂＞CO₂
B．第一電離能由小到大的順序：B＜C＜D
C．N₂與CO為等電子體，結(jié)構(gòu)相似
D．穩(wěn)定性：H₂O＞H₂S，水分子更穩(wěn)定的原因是水分子間存在氫鍵
（3）F元素位于周期表中ds區(qū)，其離子是人體內(nèi)多種酶的輔因子，人工模擬酶是當(dāng)前研究的熱點(diǎn)．向F的硫酸鹽溶液中通入過量的C與A形成的氣體X可生成[F（X）₄]²⁺，該離子的結(jié)構(gòu)式為（用元素符號(hào)表示）．
（4）某化合物與F（I）（I表示化合價(jià)為+1）結(jié)合形成圖1所示的離子，該離子中碳原子的雜化方式為sp²、sp³．
（5）B單質(zhì)的一種同素異形體的晶胞如圖2所示，則一個(gè)晶胞中所含B原子的個(gè)數(shù)為8．
（6）D與F形成離子個(gè)數(shù)比為1：1的化合物，晶胞與NaCl類似，設(shè)D離子的半徑為apm，F(xiàn)離子的半徑bpm，則該晶胞的空間利用率為$\frac{2π（{a}^{3}+^{3}）}{3（a+b）^{3}}×100%$．

Answer 1

分析 A、B、C、D、E、R為原子序數(shù)依次增大的六種元素，位于元素周期表的前四周期，B元素原子含有3個(gè)能級(jí)，且每個(gè)能級(jí)所含的電子數(shù)相同，則B的核外電子排布式為1s²2s²2p²，則B為C，D的原子核外有8種運(yùn)動(dòng)狀態(tài)不同的電子，則D為O，E元素與F元素處于同一周期相鄰的族，它們的原子序數(shù)相差3，且E元素的基態(tài)原子3d軌道上有4個(gè)未成對(duì)電子，則E的價(jià)電子排布式為3d⁶4s²，則E為Fe，F(xiàn)與E處于同周期，原子序數(shù)比E大3，則F為Cu，B為C，D為O，所以C為N，元素處于前四周期，則A為H，據(jù)此分析解答．

解答 解：A為H，B為C，C為N，D為O，E為Fe，F(xiàn)為Cu，
（1）基態(tài)C原子的價(jià)層電子排布式為：2s²2p³，則其價(jià)電子排布圖為：，
F為Cu，基態(tài)外圍電子排布式為：3d¹⁰4s¹，
故答案為：；3d¹⁰4s¹；
（2）A．SiO₂是原子晶體，CO₂是分子晶體，原子晶體熔沸點(diǎn)大于分子晶體，則沸點(diǎn)：SiO₂＞CO₂，A項(xiàng)解釋不對(duì)，故A錯(cuò)誤；
B．B為C，C為N，D為O，第一電離能第VA族元素大于相鄰主族元素，所以第一電離能N＞O＞C，即B＜D＜C，故B錯(cuò)誤；
C．N₂與CO原子數(shù)目相同，價(jià)電子數(shù)目相同，二者為等電子體，結(jié)構(gòu)相似，故C正確；
D．穩(wěn)定性：H₂O＞H₂S，是因?yàn)榉墙饘傩設(shè)＞S，與分子之間存在氫鍵無關(guān)，故D錯(cuò)誤，
故選C；
（3）F為Cu，位于周期表中ds區(qū)，C與A形成的氣體為NH₃，向F的硫酸鹽溶液中通人過量的C與A形成的氣體X可生成[F（X）₄]²⁺，形成的是配離子，為[Cu（NH₃）₄]²⁺，NH₃與Cu²⁺之間形成的是配位鍵，則該離子的結(jié)構(gòu)式為：，
故答案為：；
（4）雜環(huán)上的碳原子含有3個(gè)σ鍵，沒有孤對(duì)電子，采用sp²雜化，亞甲基上碳原子含有4個(gè)共價(jià)單鍵，采用sp³雜化，
故答案為：sp²、sp³；
（5）由B單質(zhì)的一種同素異形體的晶胞結(jié)構(gòu)可知，B原子有4個(gè)位于晶胞內(nèi)部，其余B原子位于定點(diǎn)、面心，則一個(gè)晶胞中所含B原子數(shù)為4+$8×\frac{1}{8}+6×\frac{1}{2}$=8，
故答案為：8；
（6）O與Cu形成離子個(gè)數(shù)比為1：1的化合物為CuO，晶胞與NaCl類似，其晶胞結(jié)構(gòu)，晶胞中銅離子數(shù)目=陽(yáng)離子數(shù)目=$8×\frac{1}{8}+6×\frac{1}{2}$=4，O^2-離子的半徑為a pm，Cu²⁺離子的半徑b pm，則晶胞中原子總體積=4×$（\frac{4}{3}π{a}^{3}+\frac{4}{3}π^{3}）p{m}^{3}$，晶胞棱長(zhǎng)=2（a+b）pm，故晶胞體積=8（a+b）³pm³，故該晶胞的空間利用率=$\frac{4×（\frac{4}{3}π{a}^{3}+\frac{4}{3}π^{3}）}{8（a+b）^{3}}×100%$=$\frac{2π（{a}^{3}+^{3}）}{3（a+b）^{3}}×100%$，
故答案為：$\frac{2π（{a}^{3}+^{3}）}{3（a+b）^{3}}×100%$．

點(diǎn)評(píng) 本題主要考查物質(zhì)的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)，涉及核外電子排布、電負(fù)性、等電子體、晶體類型與性質(zhì)、配合物、雜化理論、晶胞計(jì)算等，難點(diǎn)是晶胞的計(jì)算，明確各個(gè)字母的含義，題目難度中等．