Question

4．已知A、B、C、D、M、W六種元素的原子序數(shù)依次遞增，都位于前四周期．其中A、D原子的最外層電子數(shù)均等于其周期序數(shù)，且D原子的電子層數(shù)是A的3倍；B原子s軌道電子數(shù)是p軌道電子數(shù)的兩倍；C原子L層上有2對(duì)成對(duì)電子．M和W均有“生物金屬”之稱，M⁴⁺和氬原子的核外電子排布相同；W處于周期表中第8列．請(qǐng)回答下列問(wèn)題：
（1）1mol B₂A₂分子中含σ鍵的數(shù)目是3 N_A（或1.806×10²⁴）．
（2）BC₂在高溫高壓下所形成的晶體其晶胞（晶體中最基本的重復(fù)單元）如圖1所示．則該晶體的類型屬于原子晶體（選填“分子”“原子”“離子”或“金屬”）；該晶體中B原子軌道的雜化類型為sp³．

（3）“生物金屬”M內(nèi)部原子的堆積方式與銅相同；都是面心立方堆積方式，如圖2．則晶胞中M原子的配位數(shù)為12；若該晶胞的密度為ρ g•cm^-3，阿伏加德羅常數(shù)為N_A，M原子的摩爾質(zhì)量為M_r g•mol^-1，則該晶胞的“邊長(zhǎng)”為$\root{3}{\frac{4Mr}{ρ{N}_{A}}}$．
（4）“生物金屬”W元素應(yīng)用廣泛，如人體內(nèi)W元素的含量偏低，則會(huì)影響O₂在體內(nèi)的正常運(yùn)輸．已知W²⁺與KCN溶液反應(yīng)得W（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，其配離子結(jié)構(gòu)如圖3所示．①W元素基態(tài)原子價(jià)電子排布式為3d⁶4s²．
②已知CN^-與N₂（一種分子）互為等電子體，則1個(gè)CN^-中π鍵數(shù)目為2N_A．
（5）光譜證實(shí)單質(zhì)D與強(qiáng)堿溶液反應(yīng)有[D（OH）₄]^-生成，則[D（OH）₄]^-中存在abc．
a．共價(jià)鍵　b．配位鍵  c．σ鍵　d．π鍵．

Answer 1

分析 A、B、C、D、E五種元素的原子序數(shù)依次增大，B原子核外電子有6種不同的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，S軌道電子數(shù)是P軌道電子數(shù)的兩倍，則B原子核外有6個(gè)電子，則B為碳元素；C原子L層上有2對(duì)成對(duì)電子，則D原子電子排布式為1s²2s²2p⁴，所以C為氧元素；原子序數(shù)A＜B，B為碳元素，A原子的最外層電子數(shù)等于其周期序數(shù)，則A為氫元素；D原子的最外層電子數(shù)等于其周期序數(shù)，D原子的電子層數(shù)是A的3倍，D為鋁元素，M⁴⁺離子和氬原子的核外電子排布相同，則M為22號(hào)元素，是鈦元素，W處于周期表中第8列，則為第ⅥⅡ族元素，且位于前四周期，則可知W為鐵元素，據(jù)此答題．

解答 解：A、B、C、D、E五種元素的原子序數(shù)依次增大，B原子核外電子有6種不同的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，S軌道電子數(shù)是P軌道電子數(shù)的兩倍，則B原子核外有6個(gè)電子，則B為碳元素；C原子L層上有2對(duì)成對(duì)電子，則D原子電子排布式為1s²2s²2p⁴，所以C為氧元素；原子序數(shù)A＜B，B為碳元素，A原子的最外層電子數(shù)等于其周期序數(shù)，則A為氫元素；D原子的最外層電子數(shù)等于其周期序數(shù)，D原子的電子層數(shù)是A的3倍，D為鋁元素，M⁴⁺離子和氬原子的核外電子排布相同，則M為22號(hào)元素，是鈦元素，W處于周期表中第8列，則為第ⅥⅡ族元素，且位于前四周期，則可知W為鐵元素，所以A為氫元素；B為碳元素；C為氧元素；D為鋁元素；M為鈦元素；W為鐵元素；
（1）B₂A₂為C₂H₂，C₂H₂的結(jié)構(gòu)式為H-C≡CH，單鍵為δ鍵，三鍵含有1個(gè)δ鍵、2個(gè)π鍵，1個(gè)C₂H₂分子中含有3個(gè)δ鍵，所以l molC₂H₂分子中含σ鍵的數(shù)目是3 N_A（或1.806×10²⁴），故答案為：3 N_A（或1.806×10²⁴）；
（2）BD₂是CO₂，由晶體結(jié)構(gòu)圖可知，大球?yàn)樘荚�子，小球�(yàn)檠踉�子，每個(gè)碳原子周圍有4個(gè)氧原子，每個(gè)氧原子周圍有2個(gè)碳原子，晶體中不存在CO₂分子，故在高溫高壓下所形成的晶體為原子晶體，該晶體中C原子軌道的雜化數(shù)為4，碳原子采取sp³雜化，故答案為：原子；sp³；
（3）在每個(gè)鈦的晶胞中含有鈦原子數(shù)為8×$\frac{1}{8}$=4，配位數(shù)為12，設(shè)晶胞的連長(zhǎng)為a，根據(jù)$ρ=\frac{m}{v}$有，$ρ=\frac{\frac{4{M}_{r}}{{N}_{A}}}{{a}^{3}}$，所以a=$\root{3}{\frac{4Mr}{ρ{N}_{A}}}$cm，故答案為：12；$\root{3}{\frac{4Mr}{ρ{N}_{A}}}$cm；
（4）①Fe是26號(hào)元素，基態(tài)原子價(jià)電子排布式為3d⁶4s²，故答案為：3d⁶4s²；
②將C原子及1個(gè)電子用“N”代換可得CN^-等電子體分子N₂，π鍵數(shù)為2N_A，故答案為：2N_A；N₂；
（5）E為鋁元素，光譜證實(shí)單質(zhì)E與強(qiáng)堿溶液反應(yīng)有[Al（OH）₄]^-生成，[Al（OH）₄]^-中氧原子與氫原子之間為共價(jià)鍵，是單鍵，屬于δ鍵，鋁離子與氫氧根離子之間形成配位鍵，配位鍵也屬于共價(jià)鍵．所以，[Al（OH）₄]^-中存在共價(jià)鍵、配位鍵、δ鍵，故選：abc．

點(diǎn)評(píng) 本題以元素推斷為載體，考查原子結(jié)構(gòu)、電負(fù)性、電離能、化學(xué)鍵與晶體結(jié)構(gòu)、晶胞的計(jì)算等知識(shí)，是對(duì)所學(xué)知識(shí)的綜合考查與運(yùn)用，難度不大，根據(jù)結(jié)構(gòu)推斷元素是解題關(guān)鍵．