Question

18．已知 A、B、C、D是原子序數(shù)依次增大的四種短周期主族元素，A的周期數(shù)等于其主族序數(shù)，B原子的價電子排布為nsⁿnpⁿ，D是地殼中含量最多的元素．E是第四周期的p區(qū)元素且最外層只有2對成對電子，F(xiàn)元素的基態(tài)原子第四能層只有一個電子，其它能層均已充滿電子．
（1）基態(tài)E原子的價電子排布圖．
（2）B、C、D三元素第一電離能由大到小的順序為（用元素符號表示）N＞O＞C．
（3）BD₃^2-中心原子雜化軌道的類型為sp²雜化；CA₄⁺的空間構(gòu)型為正四面體（用文字描述）．
（4）1mol BC^-中含有π鍵的數(shù)目為2N_A．
（5）D、E元素最簡單氫化物的穩(wěn)定性H₂O＞H₂Se（填化學(xué)式），理由是H₂O中共價鍵的鍵能高于H₂Se．
（6）C、F兩元素形成的某化合物的晶胞結(jié)構(gòu)如圖所示，頂點為C原子，則該化合物的化學(xué)式是Cu₃N，C原子的配位數(shù)是6．若相鄰C原子和F原子間的距離為anm，阿伏伽德羅常數(shù)為N_A，則該晶體的密度為$\frac{103}{4{a}^{3}×1{0}^{-21}×{N}_{A}}$g/cm³（用含a、N_A的符號表示）．

Answer 1

分析 A的周期數(shù)等于其主族序數(shù)，則A為H元素，B原子的價電子排布為nsⁿnpⁿ，n=2，則B為C元素，D是地殼中含量最多的元素，則D為O元素，C的原子序數(shù)介于碳、氧之間，則C為N元素，E是第四周期的p區(qū)元素且最外層只有2對成對電子，外圍電子排布為4s²4p⁴，則E為Se元素，F(xiàn)元素原子序數(shù)為29，則F為Cu，據(jù)此解答．
（1）E的外圍電子排布為4s²4p⁴，結(jié)合泡利原理、洪特規(guī)則畫出價電子排布圖；
（2）同周期元素從左到由元素的第一電離能呈增大增大，N原子2p亞層屬于半充滿的穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，難失去一個電子，第一電離能大于元素的；
（3）CO₃^2-中心原子形成3個σ鍵，孤電子對數(shù)為$\frac{6-2×3}{2}$=0，雜化軌道數(shù)目為3，NH₄⁺中心原子形成4個σ鍵，空間構(gòu)型為正四面體；
（4）CN^-與N₂為等電子體，含有C≡N鍵，三鍵含有1個σ鍵、2個π鍵；
（5）元素的非金屬性越強，鍵能越大，對應(yīng)的氫化物越穩(wěn)定；
（6）由晶胞結(jié)構(gòu)可知，N原子位于頂點，Cu位于棱上，利用均攤法計算晶胞中N、Cu原子數(shù)目，進而確定化學(xué)式；晶胞中位于頂點和棱心的位置最近，則N原子的配位數(shù)是6，
若相鄰C原子和F原子間的距離為a nm，則邊長為2a nm，表示出晶胞質(zhì)量，根據(jù)ρ=$\frac{m}{V}$計算．

解答 解：A的周期數(shù)等于其主族序數(shù)，則A為H元素，B原子的價電子排布為nsⁿnpⁿ，n=2，則B為C元素，D是地殼中含量最多的元素，則D為O元素，C的原子序數(shù)介于碳、氧之間，則C為N元素，E是第四周期的p區(qū)元素且最外層只有2對成對電子，外圍電子排布為4s²4p⁴，則E為Se元素，F(xiàn)元素原子序數(shù)為29，則F為Cu．
（1）E是第四周期的p區(qū)元素且最外層只有2對成對電子，外圍電子排布為4s²4p⁴，價電子排布圖為，故答案為：；
（2）同周期元素從左到由元素的第一電離能呈增大增大，由于O原子核外價電子排布式2s²2p⁴，N原子核外價電子排布式2s²2p³，2p亞層屬于半充滿的穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，難失去一個電子，第一電離能大于元素，則順序為N＞O＞C，故答案為：N＞O＞C；
（3）CO₃^2-中心原子形成3個σ鍵，孤電子對數(shù)為$\frac{6-2×3}{2}$=0，雜化軌道的類型為sp²，NH₄⁺中心原子形成4個σ鍵，空間構(gòu)型為正四面體，
故答案為：sp²；正四面體；
（4）CN^-與N₂為等電子體，含有C≡N鍵，則1mol BC^-中含有π鍵的數(shù)目為2N_A，故答案為：2；
（5）非金屬性O(shè)＞S，元素的非金屬性越強，鍵能越大，對應(yīng)的氫化物越穩(wěn)定，則H₂O＞H₂Se，
故答案為：H₂O；H₂Se；H₂O中共價鍵的鍵能高于H₂Se；
（6）由晶胞結(jié)構(gòu)可知，N原子位于頂點，晶胞中N個數(shù)為8×$\frac{1}{8}$=1，Cu位于棱上，晶胞中Cu原子個數(shù)為12×$\frac{1}{4}$=3，則化學(xué)式為Cu₃N，晶胞中位于頂點和棱心的位置最近，則N原子的配位數(shù)是6，
若相鄰C原子和F原子間的距離為a nm，則邊長為2a nm，晶胞的體積為（2a×10^-7 cm）a³，晶胞的質(zhì)量為$\frac{206}{{N}_{A}}$g，則密度為$\frac{206}{{N}_{A}}$g÷（2a×10^-7 cm）a³=$\frac{103}{4{a}^{3}×1{0}^{-21}×{N}_{A}}$g/cm³，
故答案為：Cu₃N； 6；$\frac{103}{4{a}^{3}×1{0}^{-21}×{N}_{A}}$g．

點評 本題考查物質(zhì)的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)，涉及核外電子排布、電離能、雜化方式、空間構(gòu)型、化學(xué)鍵、元素周期律應(yīng)用、晶胞計算等，難度中等，注意掌握利用均攤法進行晶胞的有關(guān)計算．