Question

[化學--選修3物質結構與性質]A、B、C、D、E、F為前四周期元素且原子序數(shù)依次增大，其中A含有3個能級，且每個能 級所含的電子數(shù)相同；C的最外層有6個運動狀態(tài)不同的電子；D是短周期元素中電負性最 小的元素；E的最高價氧化物的水化物酸性最強；F除最外層原子軌道處于半充滿狀態(tài)，其余 能層均充滿電子．G元素與D元素同主族，且相差3個周期．

（1）元素A、B、C的第一電離能由小到大的是

 

用元素符號表示）．
（2）E的最高價含氧酸中E的雜化方式為

 

．
（3）F原子的外圍電子排布式為

 

，F(xiàn)的晶體中原子的堆積方式是如圖1中的

 

（填寫“甲”、“乙”或“丙”）．
（4）DE，GE兩種晶體，都屬于離子晶體，但配位數(shù)不同，其原因是

 

（5）已知DE晶體的晶胞如圖2所示若將DE晶胞中的所有E離子去掉，并將D離子全部換為A原子，再在其中的4個“小 立方體”中心各放置一個A原子，且這4個“小立方體”不相鄰．位于“小立方體”中的A原 子與最近的4個A原子以單鍵相連，由此表示A的一種晶體的晶胞（已知A-A鍵的鍵長 為a cm，NA表示阿伏加德羅常數(shù)），則該晶胞中含有

 

個A原子，該晶體的密度是

 

 g?cm^-3．

Answer 1

分析：A、B、C、D、E、F為前四周期元素且原子序數(shù)依次增大，其中A含有3個能級，且每個能級所含的電子數(shù)相同，則其原子核外電子排布為1s²2s²2p²，故A為碳元素；D是短周期元素中電負性最小的元素，則D為Na元素；C的最外層有6個運動狀態(tài)不同的電子，處于ⅥA族，結合原子序數(shù)可知C為O元素，故B為N元素；E的最高價氧化物的水化物酸性最強，則E為Cl；F除最外層原子軌道處于半充滿狀態(tài)，其余能層均充滿電子，原子核外電子排布為1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d¹⁰4s¹，則F為Cu；G元素與D元素同主族，且相差3個周期，則G為Cs，據(jù)此解答．

解答：解：A、B、C、D、E、F為前四周期元素且原子序數(shù)依次增大，其中A含有3個能級，且每個能級所含的電子數(shù)相同，則其原子核外電子排布為1s²2s²2p²，故A為碳元素；D是短周期元素中電負性最小的元素，則D為Na元素；C的最外層有6個運動狀態(tài)不同的電子，處于ⅥA族，結合原子序數(shù)可知C為O元素，故B為N元素；E的最高價氧化物的水化物酸性最強，則E為Cl；F除最外層原子軌道處于半充滿狀態(tài)，其余能層均充滿電子，原子核外電子排布為1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d¹⁰4s¹，則F為Cu；G元素與D元素同主族，且相差3個周期，則G為Cs，
（1）同周期隨原子序數(shù)增大第一電離能呈增大趨勢，但N元素原子2p能級容納3個電子，處于半滿穩(wěn)定狀態(tài)，能量較低，第一電離能高于氧元素，故第一電離能C＜O＜N，
故答案為：C＜O＜N；
（2）E的最高價含氧酸為HClO₄，分子中Cl原子價層電子對數(shù)=4+

7-1-2×3

2

=4，Cl原子不含孤對電子，故Cl原子的雜化方式為sp³，
故答案為：sp³；
（3）F除最外層原子軌道處于半充滿狀態(tài)，其余能層均充滿電子，原子核外電子排布為：1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d¹⁰4s¹，為Cu元素，Cu晶體屬于面心立方最密堆積，為ABC型排列方式，故圖丙符合，
故答案為：1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d¹⁰4s¹；丙；
（4）NaCl、CsCl兩種晶體，都屬于離子晶體，由于正負離子的半徑比不同，故它們的配位數(shù)不同，
故答案為：正負離子的半徑比不同；
（5）NaCl晶體的晶胞中的所有Cl^-離子去掉，并將Cl^-離子全部換為C（碳）原子，再在其中的4個“小 立方體”中心各放置一個C（碳）原子，且這4個“小立方體”不相鄰．位于“小立方體”中的C原子與最近的4個C原子以單鍵相連，形成正四面體結構，晶胞中C（碳）原子數(shù)目=4+8×

1

8

+6×

1

2

=8，晶胞質量=8×

12g

NA

，C-C鍵的鍵長 為a cm，如圖正四面體：，連接F與A、B、C、D，則三棱錐A-BCD均分為等4個等體積的三棱椎，則V_{三棱錐A-BCD}=4V_{三棱錐F-BCD}=，故

1

3

S_△BCD?（a+h）=4×

1

3

S_△BCD?h，故h=

1

3

a，令正四面體的棱長為x cm，連接AF并延長交三角形BCD與O，O為正三角形BCD的中心，BO垂直平分CD，則BO的長度=x cm×

3

2

×

2

3

=

3 x

3

cm，在直角三角形BOF中，（

3 x

3

）²+（

1

3

a）²=a²，解得x=

2 6 a

3

，故晶胞的棱長=

2

2

×2x cm=

2

2

×2×

2 6 a

3

cm=

4 3 a

3

cm，故晶胞的體積=（

4 3 a

3

cm）³=

64

3 3

a³ cm³，則晶胞密度=

8× 12g NA

64 3 3 a3 cm3

=

9 3

2a3NA

=g?cm^-3，
故答案為：

9 3

2a3NA

=g?cm^-3．

點評：本題考查物質結構與性質，推斷元素是解題關鍵，注意掌握元素周期律，（5）中密度計算為易錯點、難點，需要學生具備一定的書寫計算能力，難度較大．