Question

【題目】已知元素周期表中前四周期的元素a、b、C、d、e、f的原子序數(shù)依次增大。a、c的基態(tài)原子中均有2個未成對電子，c與d位于同一主族，元素e的基態(tài)原子的3d軌道上有2個電子，基態(tài)f原子M層有2個未成對電子且位于第Ⅷ族。

（1）元素e在周期表中的位置為___；f的單質(zhì)的晶胞結構如圖1所示，該晶胞為___堆積。

（2）c元素可分別與a、b元素組成多種簡單陰離子，其中中心原子采用sp2雜化，空間構型為平面三角形的離子有___（填離子符號）。一個氫原子與一個a原子、一個b原子組成的分子中σ鍵和π鍵的數(shù)目之比為___。

（3）基態(tài)原子未成對電子數(shù)與b相同的前四周期元素中，除了與b同主族的元素外，還有___（填元素符號）。

（4）分子中的大π鍵可用符號表示，其中m代表參與形成大π鍵的原子數(shù)，n代表參與形成大π鍵的電子數(shù)（如苯分子中的大π鍵可表示為），d元素的低價酸性氧化物其大π鍵應表示___。

（5）c、f元素形成的一種晶體的晶胞結構如圖2所示，其單原子層堆積結構實際如圖3所示。

該①晶體的化學式是___。

②如圖3中，c離子之間最短核間距為apm，NA表示阿伏加德羅常數(shù)的值。則該晶體中1m2單原子層的質(zhì)量為___（用含a和NA的代數(shù)式表示）。

Answer 1

【答案】第四周期第ⅣB族 面心立方最密 NO3-、CO32- 1：1 V、Co NiO g

【解析】

元素e的基態(tài)原子的3d軌道上有2個電子，其基態(tài)原子的核外電子排布應為1s22s22p63s23p63d24s2，為Ti元素；基態(tài)f原子M層有2個未成對電子且位于第Ⅷ族，其基態(tài)原子的核外電子排布應為1s22s22p63s23p63d84s2，為Ni元素；c與d位于同一主族，其原子序數(shù)小于Ti，則a、b、c、d均為前20元素，且a、b、c為短周期元素，a、c的基態(tài)原子中均有2個未成對電子，則其p軌道的電子排布為np2或np4，為第ⅣA族或ⅥA族元素，又因為c、d同主族，且d為前20號元素，所以c只能為第二周期元素，則a、c的p軌道電子排布為2p2和2p4，即a為C，c為O，則d為S，b位于a、c之間，則b為N。

(1)e為Ti元素，為22號元素，位于元素周期表第四周期第ⅣB族；f為Ni元素，據(jù)圖可知該晶胞堆積為面心立方最密堆積；

(2)a為C，b為N，c為O，其中中心原子采用sp2雜化，空間構型為平面三角形的離子有NO3-、CO32-；一個氫原子與一個a原子、一個b原子組成的分子為HCN，中心C原子為sp雜化，與N原子形成三鍵，其中有1個σ鍵和2個π鍵，與H原子形成1個σ鍵，所以分子中σ鍵和π鍵的數(shù)目之比為1:1；

(3)b為N，其未成對電子為3對，前四周期基態(tài)原子未成對電子數(shù)與其相同的元素的外圍電子排布應為3s23p3或3d34s2或3d84s2，分別為P、V、Co，其中P與N元素同主族；

(4)d為S，其低價酸性氧化物為SO2，在SO2分子中，硫原子以兩個sp2雜化軌道分別與兩個氧原子形成σ鍵，而另一個sp2雜化軌道上則保留1對孤對電子，硫原子的未參與雜化的p軌道上的2個電子與兩個氧原子的未成對p電子形成三中心、四電子的離域大π鍵，表示為；

(5)①c為O，f為Ni，根據(jù)均攤法可知該晶胞中O原子個數(shù)為=4，Ni原子個數(shù)為=4，所以晶體的化學式為NiO；

②取平面NiO基本結構單元為，重復單元呈菱形， O離子之間最短核間距為a pm，則結構單元的面積為：(a×a×sin60°)m2=a2×10-24m2，每個重復單元包含1個O原子和1個Ni原子，其質(zhì)量=g，則1m2上該晶體的質(zhì)量==g。