Question

前四周期中的A、B、C、D、E、F六種元素，原子序數(shù)依次增大．其中A元素的一種核素的質(zhì)量數(shù)為12，中子數(shù)為6；B是空氣中含量最多的元素；C的基態(tài)原子核外5個原子軌道上填充了電子，且有2個未成對電子；D與C同一主族，E的原子序數(shù)為22，F(xiàn)3+離子最外層3d軌道電子為半滿狀態(tài)．
回答下列問題（答題時用對應(yīng)元素符號表示）：
（1）AC₂分子中A原子軌道的雜化類型為

 

，含有σ鍵與π鍵數(shù)目之比為

 

．
（2）B、C、D三種元素電負(fù)性由大到小的順序為

 

．
（3）由氫與B組成的一種化合物化學(xué)式為BH₅，其各原子均達(dá)到同周期稀有氣體原子的穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，試寫出該化合物的電子式

 

，該物質(zhì)屬于

 

（填“離子”或“共價”）化合物．
（4）C和D元素的氫化物（分子式分別為H₂C₂、H₂D）的主要物理性質(zhì)如下表

	熔點/K	沸點/K	標(biāo)準(zhǔn)狀況時在水中的溶解度
H2D	187	202	2.6
H2C2	272	423	以任意比互溶

H₂D 和H₂C₂的相對分子質(zhì)量基本相同，造成上述物理性質(zhì)差異的主要原因是（要求詳細(xì)敘述）：

 

．
（5）F和G（質(zhì)子數(shù)為25）兩元素的第三電離能分別為：2957KJ/mol和3248KJ/mol，G的第三電離能大于F的第三電離能的原因是

 

．
（6）E的一種氧化物晶胞結(jié)構(gòu)如圖所示，該氧化物的化學(xué)式為

 

；
若該晶胞的三個晶胞參數(shù)為：a=b=460pm  c=300pm 則該氧化物的密度為：

 

g/cm³；（寫出表達(dá)式即可）

Answer 1

考點：原子核外電子排布,元素電離能、電負(fù)性的含義及應(yīng)用,共價鍵的形成及共價鍵的主要類型,原子軌道雜化方式及雜化類型判斷

專題：原子組成與結(jié)構(gòu)專題,元素周期律與元素周期表專題,化學(xué)鍵與晶體結(jié)構(gòu)

分析：A元素的一種核素的質(zhì)量數(shù)為12，中子數(shù)為6，質(zhì)子數(shù)12-6=6，則A為C元素，B是空氣中含量最多的元素是N元素，C的基態(tài)原子核外5個原子軌道上填充了電子，且有2個未成對電子，則C的核外電子排布式為1s² 2s²2p⁴，為O元素，E的原子序數(shù)為22是Ti元素，D與O同一主族且原子序數(shù)小于22，則D為S，F(xiàn)³⁺離子最外層3d軌道電子為半滿狀態(tài)3d⁵，則F為Fe元素，綜上所述：A-C、B-N、C-O、D-S、E-Ti、F-Fe．
（1）CO₂分子的結(jié)構(gòu)簡式為O=C=O，空間構(gòu)型為直線形，雜化類型為sp雜化，含有2個σ鍵與2個π鍵，；
（2）N和O處于同一周期，從左到右電負(fù)性逐漸增大，因此O＞N，因為非金屬性N＞S，所以電負(fù)性N＞S；
（3）NH₅在所有原子都達(dá)到稀有氣體的穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，說明NH₅是由NH₄⁺和H^-組成的離子化合物；
（4）由熔沸點可知H₂S和H₂O₂均為分子晶體，H₂O₂與水分子之間也可以形成氫鍵；
（5）G為Mn，外圍電子排布為3d⁵4s²，3d處于半滿狀態(tài)，更加穩(wěn)定，因此第三電離能大于鐵的；
 （6）利用均攤法計算晶胞中原子個數(shù)，根據(jù)ρ=

m

V

計算晶胞的密度．

解答： 解：A元素的一種核素的質(zhì)量數(shù)為12，中子數(shù)為6，質(zhì)子數(shù)12-6=6，則A為C元素，B是空氣中含量最多的元素是N元素，C的基態(tài)原子核外5個原子軌道上填充了電子，且有2個未成對電子，則C的核外電子排布式為1s² 2s²2p⁴，為O元素，E的原子序數(shù)為22是Ti元素，D與O同一主族且原子序數(shù)小于22，則D為S，F(xiàn)³⁺離子最外層3d軌道電子為半滿狀態(tài)3d⁵，則F為Fe元素，綜上所述：A-C、B-N、C-O、D-S、E-Ti、F-Fe．
解：（1）CO₂分子的結(jié)構(gòu)簡式為O=C=O，空間構(gòu)型為直線形，C原子軌道的雜化類型為sp雜化，含有2個σ鍵與2個π鍵，σ鍵與π鍵數(shù)目之比為1：1，
故答案為：sp雜化；1：1；
（2）N和O處于同一周期，從左到右電負(fù)性逐漸增大，因此O＞N，因為非金屬性N＞S，所以電負(fù)性N＞S，
故答案為：O＞N＞S；
（3）NH₅在所有原子都達(dá)到稀有氣體的穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，即氮原子最外層達(dá)到8電子穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，所有氫原子達(dá)到2電子穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，說明NH₅是由NH₄⁺和H^-組成的離子化合物，電子式為，
故答案為：；離子；
（4）由熔沸點可知H₂S和H₂O₂均為分子晶體，H₂O₂分子間存在氫鍵，H₂O₂與水分子之間也可以形成氫鍵，H₂S不能與水分子之間也可以形成氫鍵，
故答案為：H₂O₂分子間存在氫鍵，H₂O₂與水分子之間也可以形成氫鍵；
（5）Fe的外圍電子排布為3d⁶4s²，G為Mn，外圍電子排布為3d⁵4s²，3d處于半滿狀態(tài)，更加穩(wěn)定，因此Mn的第三電離能大于Fe的第三電離能，
故答案為：Mn²⁺的3d軌道電子排布為半滿狀態(tài)較穩(wěn)定；
（6）由可知，晶胞中Ti原子位于體心與頂點上，O原子位于上下兩個面上及體內(nèi)（有2個），故晶胞中Ti元素數(shù)目=1+8×

1

8

=2、O原子數(shù)目=2+4×

1

2

=4，故該化合物化學(xué)式為TiO₂，晶胞質(zhì)量=2×

80

NA

g，若晶胞中a=b=460pm，c=300pm，則晶胞的體積=4.6×10^-8cm×4.6×10^-8cm×3×10^-8cm=6.348×10^-23cm³，該晶體的密度=

2× 80 NA g

6.348×10-23cm 3

=

160

6.348×10-23N A

g/cm³，
故答案為：TiO₂；

160

6.348×10-23N A

．

點評：本題物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)，綜合性非常強(qiáng)，涉及元素的推斷、核外電子排布、電負(fù)性、氫鍵、雜化軌道與微粒結(jié)構(gòu)、化學(xué)鍵、晶胞計算、配合物等，推斷元素是解題關(guān)鍵，注意掌握等氫鍵的概念，難度中等．