Question

4．A、B、C、D、E、F、G為原子序數依次增大的前四周期元素．A、F原子的最外層電子數均等于其周期序數．F原子的電子層數是A的3倍； B原子核外電子分處3個不同能級．且每個能級上排布的電子數相同；A與C形成的最簡單分子為三角錐形；D原子p軌道上成對電子數等于未成對電子數；E原子核外每個原子軌道上的電子都已成對．E與F同周期；G的原子序數等于A、C、D、F 四種元素原子序數之和．
（1）寫出B的基態(tài)原子的核外電子排布圖；回答E與F原子的第一電離能的大小關系怎樣，原因是Mg原子3s能級為全滿穩(wěn)定結構，能量較低；
（2）C₃^-是一種弱酸根離子，請寫出兩種與C₃^-互為等電子體的分子的化學式N₂O、，CO₂；
（3）A與D形成的A₂D₂分子中D原子的雜化類型為sp³雜化，A與C形成的最簡單分子易溶于水的原因氨氣分子與水分子之間形成氫鍵，且氨氣分子與水分子均為極性分子，相似相溶；
（4）G的晶體中原子按ABCABCABC（填“ABABAB”或“ABCABCABC”）的    方式堆積而成，G的晶體堆積模型名稱面心立方最密堆積；
（5）G的晶體中G原子的配位數為12，空間利用率 為74%；
（6）元素G的一種氯化物的晶胞如圖所示，該氯化物的化學式CuCl，兩種微粒間最短距離為460.0pm，晶體密度為$\frac{4×99.5}{（\frac{\sqrt{3}}{3}×4×460×1{0}^{-10}）^{3}×6.02×1{0}^{23}}$g/cm³．（列式表示）

Answer 1

分析 A、B、C、D、E、F、G為原子序數依次增大的前四周期元素，A、F原子的最外層電子數均等于其周期序數，F原子的電子層數是A的3倍，則A為H元素，F為Al元素；B原子核外電子分處3個不同能級且每個能級上的電子數相同，則B的核外電子排布為1s²2s²2p²，則B為碳元素；A與C形成的分子為三角錐形，且C的原子序數介于碳、鋁之間，所以C為N元素；D原子p軌道上成對的電子總數等于未成對的電子總數，即p軌道上有4個電子，由于D的原子序數小于Al，所以D的核外電子排布為1s²2s²2p⁴，所以D為O元素；E原子核外每個原子軌道上的電子都已成對，E與Al同周期，且原子序數小于F，所以E為Mg元素；G的原子序數等于A、C、D、F 四種元素原子序數之和，則G的原子序數為1+7+8+13=29，故G為Cu，據此解答．

解答 解：A、B、C、D、E、F、G為原子序數依次增大的前四周期元素，A、F原子的最外層電子數均等于其周期序數，F原子的電子層數是A的3倍，則A為H元素，F為Al元素；B原子核外電子分處3個不同能級且每個能級上的電子數相同，則B的核外電子排布為1s²2s²2p²，則B為碳元素；A與C形成的分子為三角錐形，且C的原子序數介于碳、鋁之間，所以C為N元素；D原子p軌道上成對的電子總數等于未成對的電子總數，即p軌道上有4個電子，由于D的原子序數小于Al，所以D的核外電子排布為1s²2s²2p⁴，所以D為O元素；E原子核外每個原子軌道上的電子都已成對，E與Al同周期，且原子序數小于F，所以E為Mg元素；G的原子序數等于A、C、D、F 四種元素原子序數之和，則G的原子序數為1+7+8+13=29，故G為Cu．
（1）B的核外電子排布為1s²2s²2p²，則核外電子排布圖為，Mg原子3s能級為全滿穩(wěn)定結構，能量較低，第一電離能高于Al，
故答案為：；Mg的第一電離能高于Al；Mg原子3s能級為全滿穩(wěn)定結構，能量較低；
（2）原子總數相等、價電子總數相等的微�；�為電子，與N₃^-互為等電子體的分子的化學式N₂O、CO₂，
故答案為：N₂O、CO₂；
（3）A與D形成的H₂O₂分子中O原子形成2個σ鍵、含有2對孤電子對，O原子采取sp³雜化，A與C形成的最簡單分子為NH₃，氨氣分子與水分子之間形成氫鍵，且氨氣分子與水分子均為極性分子，相似相溶，氨氣易溶于水，
故答案為：sp³；氨氣分子與水分子之間形成氫鍵，且氨氣分子與水分子均為極性分子，相似相溶；
（4）Cu的晶體為面心立方最密堆積，晶體中原子按“ABCABCABC”的 方式堆積而成，
故答案為：ABCABCABC；面心立方最密堆積；
（5）Cu的晶體為面心立方最密堆積，以頂點原子研究，與之最近的Cu原子處于面心，配位數為$\frac{3×8}{2}$=12，面心立方最密堆積的空間利用率 為74%，
故答案為：12；74%；
（6）晶胞中Cu原子數目為4、Cl原子數目為8×$\frac{1}{8}$+6×$\frac{1}{2}$=4，故該氯化物的化學式為CuCl，兩種微粒間最短距離為460.0pm，晶胞體對角線長度為4×460.0pm=4×460.0×10^-10 cm，晶胞棱長為$\frac{\sqrt{3}}{3}$×4×460.0×10^-10 cm，晶胞質量為$\frac{4×99.5}{6.02×1{0}^{23}}$g，則晶體密度為$\frac{4×99.5}{6.02×1{0}^{23}}$g÷（$\frac{\sqrt{3}}{3}$×4×460.0×10^-10 cm）³=$\frac{4×99.5}{（\frac{\sqrt{3}}{3}×4×460×1{0}^{-10}）^{3}×6.02×1{0}^{23}}$g/cm³，
故答案為：$\frac{4×99.5}{（\frac{\sqrt{3}}{3}×4×460×1{0}^{-10}）^{3}×6.02×1{0}^{23}}$．

點評 本題是對物質結構與性質的考查，涉及核外電子排布、電離能、等電子體、雜化方式判斷、分子結構與性質、晶胞結構與計算，熟記中心常見晶胞結構，（6）中計算為難點，需要學生具備一定空間想象與數學計算能力．