Question

20．A、B、C、D、E、F為原子序數(shù)依次增大的六種元素，A的一種同位素可用于考古測定生物的死亡年代，C原子的最外層電子數(shù)是次外層的3倍，D與B同主族；E的原子序數(shù)是A、B之和的2倍；F的原子序數(shù)為29．回答下列問題：
（1）六種元素中第一電離能最大的是N（填元素符號），其中D原子價電子排布圖為．
（2）基態(tài)E原子核外未成對電子數(shù)為4．
（3）BC₂^-的立體構型為V形，與其互為等電子體的分子是SO₂（O₃）（寫化學式）．
（4）FC在加熱條件下容易轉化為F₂C，從原子結構的角度解釋原因Cu²⁺離子外圍電子排布為3d⁹，而Cu⁺離子外圍電子排布為3d¹⁰，為全滿穩(wěn)定狀態(tài)，Cu₂O更穩(wěn)定；F晶體的堆積方式為④（填序號）．
①簡單立方堆積  ②體心立方堆枳  ③六方最密堆積  ④面心立方最密堆積
（5）硼與D可形成一種耐磨材料G，其結構與金剛石相似（如圖），可由硼的三溴化物和D的三溴化物高溫下在氫氣的氛圍中合成．G的晶胞邊長為a Pm，則該晶體密度的表達式為$\frac{4×42}{{N}_{A}×（a×1{0}^{-10}）^{3}}$g•cm^-3（含a、N_A的式子表示，不必化簡）．

Answer 1

分析 A的一種同位素可用于考古測定生物的死亡年代，應為C元素，C原子的最外層電子數(shù)是次外層的3倍，應為O元素，A、B、C、D、E、F為原子序數(shù)依次增大的六種元素，則B為N元素，D與B同主族，可知D為P元素；E的原子序數(shù)是A、B之和的2倍，則原子序數(shù)為26，應為Fe；F的原子序數(shù)為29，應為Cu元素，
（1）六種元素中第一電離能最大的是N元素，D為P元素，最外層有5的電子，；
（2）基態(tài)鐵原子外圍電子排布式為3d⁶4s²，原子核外未成對電子數(shù)為4；
（3）NO₂^-中N原子孤電子對數(shù)=$\frac{5+1-2×2}{\;}$=1，價層電子對數(shù)=2+1=3，；
（4）Cu²⁺離子外圍電子排布為3d⁹，而Cu⁺離子外圍電子排布為3d¹⁰，為全滿穩(wěn)定狀態(tài)，Cu₂O更穩(wěn)定，CuO在加熱條件下容易轉化為Cu₂O，Cu晶體的堆積方式為面心立方最密堆積；
（5）計算金剛石晶胞中C原子數(shù)目，可以確定晶胞中B、P原子數(shù)目，表示出BP晶胞質量，再根據(jù)ρ=$\frac{m}{V}$計算晶胞密度．

解答 解：A的一種同位素可用于考古測定生物的死亡年代，應為C元素，C原子的最外層電子數(shù)是次外層的3倍，應為O元素，A、B、C、D、E、F為原子序數(shù)依次增大的六種元素，則B為N元素，D與B同主族，可知D為P元素；E的原子序數(shù)是A、B之和的2倍，則原子序數(shù)為26，應為Fe；F的原子序數(shù)為29，應為Cu元素，
（1）六種元素中第一電離能最大的是N元素，最外層為半飽和結構，較為穩(wěn)定，D為P元素，最外層有5的電子，原子價電子排布圖為為，
故答案為：N；；
（2）基態(tài)鐵原子外圍電子排布式為3d⁶4s²，原子核外未成對電子數(shù)為4，故答案為：4；
（3）NO₂^-中N原子孤電子對數(shù)=$\frac{5+1-2×2}{\;}$=1，價層電子對數(shù)=2+1=3，立體構型為V形，與其互為等電子體的分子是SO₂（O₃），
故答案為：V形；SO₂（O₃）；
（4）Cu²⁺離子外圍電子排布為3d⁹，而Cu⁺離子外圍電子排布為3d¹⁰，為全滿穩(wěn)定狀態(tài)，Cu₂O更穩(wěn)定，CuO在加熱條件下容易轉化為Cu₂O，
Cu原子的外圍電子排布式為：3d¹⁰4s¹，Cu晶體的堆積方式為面心立方最密堆積，
故答案為：Cu²⁺離子外圍電子排布為3d⁹，而Cu⁺離子外圍電子排布為3d¹⁰，為全滿穩(wěn)定狀態(tài)，Cu₂O更穩(wěn)定；④；
（5）金剛石晶胞中C原子數(shù)目為4+8×$\frac{1}{8}$+6×$\frac{1}{2}$=8，則晶胞中B、P原子數(shù)目均為4，晶胞質量為4×$\frac{11+31}{{N}_{A}}$g，晶胞邊長為a pm，則該晶體密度為4×$\frac{11+31}{{N}_{A}}$g÷（a×10^-10 cm）³=$\frac{4×42}{{N}_{A}×（a×1{0}^{-10}）^{3}}$g•cm^-3．
故答案為：$\frac{4×42}{{N}_{A}×（a×1{0}^{-10}）^{3}}$．

點評 本題是對物質結構與性質的考查，為高頻考點，涉及核外電子排布、電離能、空間構型與雜化方式、晶胞計算等，是對物質結構主干知識綜合考查，需要學生具備扎實的基礎．