Question

15．有A、B、C、D、E、F六種元素，A是周期表中原子半徑最小的元素，B是電負(fù)性最大的元素，C的2p軌道中有三個(gè)未成對(duì)的單電子，F(xiàn)原子核外電子數(shù)是B與C核外電子數(shù)之和，D是主族元素且與E同周期，E能形成紅色（或磚紅色）的E₂O和黑色的EO兩種氧化物，D與B可形成離子化合物，其晶胞結(jié)構(gòu)如圖所示，請(qǐng)回答下列問(wèn)題．
（1）A₂F分子中F原子的雜化類型是sp³，F(xiàn)的氧化物FO₃分子空間構(gòu)型為平面正三角形．
（2）從圖中可以看出，D跟B形成的離子化合物；該離子化合物晶體密度為ag•cm^-3，則晶胞的體積是$\frac{4×78g•mo{l}^{-1}}{ag•c{m}^{-3}×{N}_{A}mo{l}^{-1}}$（寫(xiě)出表達(dá)式即可）．
（3）E晶體中每個(gè)E原子周圍距離最近的E原子數(shù)目為12，空間利用率為$\frac{\sqrt{2}}{6}$π．

Answer 1

分析 有A、B、C、D、E、F六種元素，A是周期表中原子半徑最小的元素，則A為H元素；B是電負(fù)性最大的元素，則B為F元素；C的2p軌道中有三個(gè)未成對(duì)的單電子，則C原子核外電子排布為1s²2s²2p³，則C為N元素；F原子核外電子數(shù)是B與C核外電子數(shù)之和，則F原子核外電子數(shù)為9+7=16，則F為S元素；E能形成紅色（或磚紅色）的E₂O和黑色的EO兩種氧化物，則E為Cu元素；D與B可形成離子化合物，根據(jù)晶胞結(jié)構(gòu)可知，晶胞中F原子數(shù)目為8，D原子數(shù)目為8×$\frac{1}{8}$+6×$\frac{1}{2}$=4，故化學(xué)式為DF₂，D為+2價(jià)，D是主族元素且與E同周期，處于第四周期，則D為Ca元素，據(jù)此解答．

解答 解：有A、B、C、D、E、F六種元素，A是周期表中原子半徑最小的元素，則A為H元素；B是電負(fù)性最大的元素，則B為F元素；C的2p軌道中有三個(gè)未成對(duì)的單電子，則C原子核外電子排布為1s²2s²2p³，則C為N元素；F原子核外電子數(shù)是B與C核外電子數(shù)之和，則F原子核外電子數(shù)為9+7=16，則F為S元素；E能形成紅色（或磚紅色）的E₂O和黑色的EO兩種氧化物，則E為Cu元素；D與B可形成離子化合物，根據(jù)晶胞結(jié)構(gòu)可知，晶胞中F原子數(shù)目為8，D原子數(shù)目為8×$\frac{1}{8}$+6×$\frac{1}{2}$=4，故化學(xué)式為DF₂，D為+2價(jià)，D是主族元素且與E同周期，處于第四周期，則D為Ca元素，
（1）H₂S分子中S原子的價(jià)層電子對(duì)數(shù)=2+$\frac{6-1×2}{2}$=4，S原子采取sp³雜化，S的氧化物SO₃分子中S原子價(jià)層電子對(duì)數(shù)=3+$\frac{6-2×3}{2}$=3，S原子沒(méi)有孤對(duì)電子，故SO₃為平面正三角形，
故答案為：sp³；平面正三角形；
（2）D與F元素可形成離子化合物，根據(jù)晶胞結(jié)構(gòu)可知，晶胞中F原子數(shù)目為8，D原子數(shù)目為8×$\frac{1}{8}$+6×$\frac{1}{2}$=4，故化學(xué)式為DF₂，D為+2價(jià)，D是主族元素且與E同周期，處于第四周期，則D為Ca元素，故該離子化合物化學(xué)式為CaF₂，晶胞的密度為ag•cm^-3，晶胞的質(zhì)量為$\frac{4×78g•mo{l}^{-1}}{N{\;}_{A}mo{l}^{-1}}$，故晶胞的體積為$\frac{\frac{4×78g•mol{\;}^{-1}}{N{\;}_{A}mol{\;}^{-1}}}{ag•cm{\;}^{-3}}$=$\frac{4×78g•mo{l}^{-1}}{ag•c{m}^{-3}×{N}_{A}mo{l}^{-1}}$，
故答案為：$\frac{4×78g•mo{l}^{-1}}{ag•c{m}^{-3}×{N}_{A}mo{l}^{-1}}$；
（3）E為Cu元素，金屬銅采用面心立方最密堆積（在晶胞的頂點(diǎn)和面心均含有一個(gè)Cu原子），銅的晶胞中，每個(gè)銅原子周圍距離最近的銅原子分布在同一層上四個(gè)角，加上下面4個(gè)面中心四個(gè)，和上面4個(gè)面對(duì)應(yīng)的4個(gè)，總共12個(gè)；
設(shè)銅原子的比較為r，則晶胞的棱長(zhǎng)為：$\frac{\sqrt{2}}{2}$×4r=2$\sqrt{2}$r，晶胞的體積為：（2$\sqrt{2}$r）³=16$\sqrt{2}$r³，每個(gè)銅原子的體積為：$\frac{4}{3}$πr³，每個(gè)晶胞中含有4個(gè)銅原子，則4銅原子的體積為：$\frac{4}{3}$πr³×4=$\frac{16}{3}$πr³，所以銅晶胞中空間利用率=$\frac{球的體積}{球的體積}$×100%=$\frac{\frac{16}{3}πr{{\;}^{3}}^{\;}}{16\sqrt{2}{r}^{3}}$×100%=$\frac{\sqrt{2}}{6}$π，
故答案為：12；=$\frac{\sqrt{2}}{6}$π．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了雜化軌道、分子空間構(gòu)型、晶胞的計(jì)算、晶體結(jié)構(gòu)的分析等知識(shí)，題目難度稍大，涉及的知識(shí)點(diǎn)較多，充分考查了學(xué)生對(duì)所學(xué)知識(shí)的掌握情況．