Question

11．已知前四周期六種元素A、B、C、D、E、F的核電荷數(shù)依次增大．B原子的p軌道半充滿，其氫化物沸點(diǎn)是同族元素中最低的，D原子得到一個(gè)電子后3p軌道全充滿，A與C能形成AC型離子化合物，其中的陰、陽(yáng)離子相差一個(gè)電子層．E⁴⁺離子和氬原子的核外電子排布相同，F(xiàn)元素含量決定了人體內(nèi)血紅蛋白攜氧能力的大�。�請(qǐng)回答：
（1）A、B、C、D的第一電離能由小到大的順序是Na＜S＜P＜Cl（用元素符號(hào)填空）
（2）化合物BD₃的分子構(gòu)型為三角錐形，B的原子軌道雜化類型為sp³雜化．B元素氫化
物的沸點(diǎn)低于其同族上周期元素的氫化物的原因是不能形成氫鍵．
（3）己知F²⁺與KCN溶液反應(yīng)得F（CN）₂沉淀，當(dāng)加入過(guò)量KCN溶液時(shí)沉淀溶解，生成配合物．則F的基態(tài)原子價(jià)電子排布式為3d⁶4s²，CN^-與N₂或CO（一種分子）互為等電子體．消除CN^-劇毒性的方法之一是加入濃的雙氧水，可將其轉(zhuǎn)化為可溶性碳酸鹽及氨氣，寫(xiě)出該反應(yīng)的離子方程式：CN^-+H₂O₂+OH^-=CO₃^2-+NH₃↑．
（4）①E基態(tài)原子的價(jià)電子排布為d²4s²，②EO₂與碳酸鋇在熔融狀態(tài)下反應(yīng)，所得晶體的晶胞結(jié)構(gòu)如圖所示，則該反應(yīng)的化學(xué)方程式為T(mén)iO₂+BaCO₃=BaTiO₃+CO₂↑．
③已知該晶體的摩爾質(zhì)量為M（g/mol），其中E⁴⁺的氧配位數(shù)為6．若該晶胞邊長(zhǎng)為anm，可計(jì)算該晶體的密度為$\frac{M×1{0}^{21}}{{a}^{3}{N}_{A}}$g/cm³（阿伏加德羅常數(shù)為N_A）．

Answer 1

分析 根據(jù)題目給出的信息推斷，B原子的p軌道半充滿，其氫化物沸點(diǎn)是同族元素中最低的，故B為P元素；D原子得到一個(gè)電子后3p軌道全充滿，且原子序數(shù)大于P，為Cl元素；A與C能形成A₂C型離子化和物，其中的陰、陽(yáng)離子相差一個(gè)電子層，分別推斷出A為Na、C為S；E⁴⁺離子和氬原子的核外電子排布相同，故E為T(mén)i元素；原子序數(shù)之和為107，則F為Fe元素．
（1）根據(jù)第一電離能遞變規(guī)律獲得答案；
（2）化合物為PCl₃，根據(jù)價(jià)電子對(duì)數(shù)判斷雜化類型和空間構(gòu)型；氨分子之間能形成氫鍵，而PH₃分子之間沒(méi)有氫鍵；
（3）根據(jù)Fe元素的原子序數(shù)寫(xiě)出價(jià)電子排布式；等電子體是指具有相同的原子數(shù)和價(jià)電子數(shù)的原子團(tuán)；根據(jù)電子得失守恒和元素守恒可書(shū)寫(xiě)氧化還原反應(yīng)的離子方程式；
（4）Ti為22號(hào)元素，根據(jù)Ti元素的原子序數(shù)寫(xiě)出價(jià)電子排布式；根據(jù)均攤法計(jì)算出生成物化學(xué)式，進(jìn)而寫(xiě)出化學(xué)方程式；根據(jù)晶胞結(jié)構(gòu)圖可知，每個(gè)Ti⁴⁺的周圍距離最近的氧原子位于晶胞的六個(gè)面的面心上，據(jù)此判斷配位數(shù)；晶體密度可以通過(guò)摩爾質(zhì)量和摩爾體積計(jì)算得出．

解答 解：（1）第一電離能同周期從左到右呈增大趨勢(shì)，其中第ⅤA大于ⅥA，
故答案為：Na＜S＜P＜Cl；
（2）PCl₃的價(jià)電子數(shù)=$\frac{5+3}{2}$=4，形成四條新的雜化軌道，價(jià)電子數(shù)=孤電子對(duì)數(shù)+配位原子數(shù)，即孤電子對(duì)數(shù)為1，對(duì)共價(jià)鍵有排斥作用，氨分子之間能形成氫鍵，而PH₃分子之間沒(méi)有氫鍵，所以P元素氫化物的沸點(diǎn)低于其同族上周期元素的氫化物，
故答案為：三角錐形；sp³雜化；不能形成氫鍵；
（3）Fe元素的原子序數(shù)為26，價(jià)電子數(shù)為8，所以Fe的基態(tài)原子價(jià)電子排布式為3d⁶4s²，CN^-的等電子體為有兩個(gè)原子，且價(jià)電子數(shù)為10，其等電子體為N₂或CO，CN^-中加入濃的雙氧水，生成可溶性碳酸鹽及氨氣，其反應(yīng)的離子方程式為CN^-+H₂O₂+OH^-=CO₃^2-+NH₃↑，
故答案為：3d⁶4s²；N₂或CO；CN^-+H₂O₂+OH^-=CO₃^2-+NH₃↑；
（4）①Ti為22號(hào)元素，Ti基態(tài)原子的價(jià)電子排布為d²4s²，②晶體中Ba位于頂點(diǎn)，$8×\frac{1}{8}$=1，O位于面心6×$\frac{1}{2}$=3，Ti位于體心，所以晶體化學(xué)式為BaTiO₃，根據(jù)反應(yīng)物和生成物可知化學(xué)方程式為T(mén)iO₂+BaCO₃=BaTiO₃+CO₂↑；③Ti⁴⁺位于體心，與六個(gè)位于面心的O鄰接，所以Ti⁴⁺的配位數(shù)為6；晶胞中含有一個(gè)微粒，晶胞體積為（a×10^-7）³，則ρ=$\frac{M}{V{\;}_{m}}$=$\frac{M}{N{\;}_{A}×（a×10{\;}^{-7}）^{3}}$g/cm³=$\frac{M×1{0}^{21}}{{a}^{3}{N}_{A}}$g/cm³，
故答案為：d²4s²；TiO₂+BaCO₃=BaTiO₃+CO₂↑；6；$\frac{M×1{0}^{21}}{{a}^{3}{N}_{A}}$．

點(diǎn)評(píng) 本題考查物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)，涉及元素周期表、元素周期律、雜化理論、化學(xué)鍵、分子結(jié)構(gòu)與性質(zhì)、晶胞計(jì)算等，難度較大，對(duì)學(xué)生的思維能力、空間想象能力有一定的要求．