Question

2．A、B、C、D四種常見元素信息如下：常溫下，A元素的單質(zhì)是第二周期主族元素形成的氣體單質(zhì)中最穩(wěn)定的單質(zhì)；B元素原子的M層有1對成對的p電子；C元素原子核外電子排布為[Ar]3d₆4s^x，有+2、+3兩種常見化合價；D原子核外電子有6種不同的運動狀態(tài)，s軌道電子數(shù)是p軌道電子數(shù)的兩倍．
（1）C³⁺在基態(tài)時，核外電子排布式為1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁵．
（2）A元素與D元素的電負性大小關(guān)系為N＞C （用元素符號表示）．
（3）B元素的低價氧化物分子中心原子的雜化方式為sp²，B與D形成DB₂分子的空間構(gòu)型為直線型．
（4）已知DA^-與A₂結(jié)構(gòu)相似，則HDA分子中б鍵與π鍵數(shù)目之比為1：1．
（5）D元素最高價氧化物的熔點比同主族相鄰元素最高價氧化物的熔點低，其原因是晶體類型不同，二氧化碳形成分子晶體，二氧化硅形成原子晶體．
（6）E的原子序數(shù)比C大3．
①已知氧元素和E能形成晶胞如圖1的兩種化合物，化合物甲的化學(xué)式為CuO；高溫時，甲易轉(zhuǎn)化為乙的原因為CuO中Cu²⁺外圍電子排布為3d⁹，而Cu₂O中Cu⁺外圍電子排布為3d¹⁰，屬于穩(wěn)定結(jié)構(gòu)．

②E晶體的堆積方式如圖2示，設(shè)E原子的半徑為r cm，阿伏加德羅常數(shù)用N_A表 示，則晶胞中E原子的配位數(shù)為12，E晶體的密度為$\frac{16}{\sqrt{2}{r}^{3}{N}_{A}}$g•cm^-3（要求寫表達式，可以不化簡）．

Answer 1

分析 常溫下，A元素的單質(zhì)是第二周期主族元素形成的氣體單質(zhì)中最穩(wěn)定的單質(zhì)，則A為N元素；B原子的M層有1對成對的p電子，外圍電子排布為3s²3p⁴，則B為S元素；C原子核外電子排布為[Ar]3d⁶4s^x，有+2、+3兩種常見化合價，則C為Fe；D原子核外電子有6種不同的運動狀態(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個電子，則B為C元素，
（1）C為Fe元素，F(xiàn)e³⁺在基態(tài)時核外23個電子；
（2）同周期隨原子序數(shù)增大第一電離能呈增大趨勢，N元素2p軌道容納3個電子，處于半滿穩(wěn)定狀態(tài)，能量較低，第一電離能高于同周期相鄰元素；
（3）根據(jù)SO₂中S原子的價層電子對數(shù)判斷；S元素與C元素形成分子為CS₂，與二氧化碳空間構(gòu)型相同；
（4）根據(jù)HCN分子的結(jié)構(gòu)式判斷；
（5）二氧化碳形成分子晶體，二氧化硅形成原子晶體；
（6）E的原子序數(shù)比Fe大3，則E為Cu元素，
①利用均攤法計算；外圍電子排布排布分析物質(zhì)的穩(wěn)定性；
②由Cu晶體的堆積方式可知，為面心立方密堆積，以頂角Cu原子研究，與之最近的Cu原子處于面心，每個頂點為12個面共用，故晶胞中Cu原子的配位數(shù)為12，晶胞中Cu原子數(shù)目=8×$\frac{1}{8}$+6×$\frac{1}{2}$=4，Cu原子半徑為r，晶胞棱長=4r×$\frac{\sqrt{2}}{2}$=2$\sqrt{2}$r，故晶胞體積=（2$\sqrt{2}$r）³=16$\sqrt{2}$r³，根據(jù)ρ=$\frac{m}{V}$計算．

解答 解：常溫下，A元素的單質(zhì)是第二周期主族元素形成的氣體單質(zhì)中最穩(wěn)定的單質(zhì)，則A為N元素；B原子的M層有1對成對的p電子，外圍電子排布為3s²3p⁴，則B為S元素；C原子核外電子排布為[Ar]3d⁶4s^x，有+2、+3兩種常見化合價，則C為Fe；D原子核外電子有6種不同的運動狀態(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個電子，則B為C元素；
（1）C為Fe元素，F(xiàn)e³⁺在基態(tài)時，核外電子排布式為：1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁵，
故答案為：1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁵；
（2）同周期隨原子序數(shù)增大第一電離能呈增大趨勢，N元素2p軌道容納3個電子，處于半滿穩(wěn)定狀態(tài)，能量較低，第一電離能高于同周期相鄰元素，故第一電離能由大到下的順序為N＞C；
故答案為：N＞C；
（3）S元素的低價氧化物為SO₂，分子中S原子價層電子對數(shù)=2+$\frac{1}{2}$（6-2×2）=3，S原子采取sp²雜化；S元素與C元素形成分子為CS₂，與二氧化碳互為等電子體，結(jié)構(gòu)式為S=C=S，空間構(gòu)型為直線型，
故答案為：sp²；直線型；
（4）HCN分子的結(jié)構(gòu)式為H-C≡N中含有2個σ鍵和2個π鍵，所以其數(shù)目之比為1：1；
故答案為：1：1；
（5）二氧化碳形成分子晶體，二氧化硅形成原子晶體，故二氧化碳晶體熔點比較二氧化硅低，
故答案為：晶體類型不同，二氧化碳形成分子晶體，二氧化硅形成原子晶體；
（6）E的原子序數(shù)比Fe大3，則E為Cu元素，
①甲中Cu原子數(shù)目為4，氧原子數(shù)目為8×$\frac{1}{8}$+6×$\frac{1}{2}$=4，化學(xué)式為CuO，乙中Cu原子數(shù)目為4，氧原子數(shù)目為1+8×$\frac{1}{8}$=2，化學(xué)式為Cu₂O，Cu²⁺外圍電子排布為3d⁹，而Cu⁺外圍電子排布為3d¹⁰，屬于穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，故高溫下CuO可以轉(zhuǎn)化為Cu₂O；
故答案為：CuO；CuO中Cu²⁺外圍電子排布為3d⁹，而Cu₂O中Cu⁺外圍電子排布為3d¹⁰，屬于穩(wěn)定結(jié)構(gòu)；
②由Cu晶體的堆積方式可知，為面心立方密堆積，以頂角Cu原子研究，與之最近的Cu原子處于面心，每個頂點為12個面共用，故晶胞中Cu原子的配位數(shù)為12，晶胞中Cu原子數(shù)目=8×$\frac{1}{8}$+6×$\frac{1}{2}$=4，Cu原子半徑為r，晶胞棱長=4r×$\frac{\sqrt{2}}{2}$=2$\sqrt{2}$r，故晶胞體積=（2$\sqrt{2}$r）³=16$\sqrt{2}$r³，
故晶胞的密度ρ=$\frac{m}{V}$=$\frac{\frac{4×64}{{N}_{A}}}{16\sqrt{2}{r}^{3}}$=$\frac{16}{\sqrt{2}{r}^{3}{N}_{A}}$g•cm^-3，
故答案為：12；$\frac{16}{\sqrt{2}{r}^{3}{N}_{A}}$．

點評 題是對物質(zhì)結(jié)構(gòu)的考查，涉及核外電子排布、電離能、分子結(jié)構(gòu)、晶體類型與性質(zhì)、晶胞結(jié)構(gòu)與計算等，側(cè)重對基礎(chǔ)知識的綜合應(yīng)用的考查，（6）中解題的關(guān)鍵是計算晶胞的體積，題目難度中等．