Question

14．已知A、B、C、D、E是周期表前四周期的元素，原子序數(shù)依次增大．A的基態(tài)原子2p能級(jí)有3個(gè)單電子；C的基態(tài)原子2p能級(jí)有1個(gè)單電子；E位于ds區(qū)，最外能層有單電子；D與E不同周期，但最外能層電子數(shù)相等．
（l）寫(xiě)出基態(tài)E原子的價(jià)電子排布式3d¹⁰4s¹．
（2）A、B、C三種元素第一電離能由大到小的順序?yàn)镕＞N＞O（用元素符號(hào)表示）．
（3）B、C兩元素形成的化合物BC₂的VSEPR模型名稱(chēng)為四面體形，已知BC₂分子的極性比水分子的極性弱，其原因是FO₂和H₂O分子均為V形分子，且孤對(duì)電子均為2對(duì)，F(xiàn)與O的電負(fù)性差值較O與H的電負(fù)性差值�。�
（4）寫(xiě)出由A和B兩種元素形成的與A₃^-互為等電子體的粒子的化學(xué)式N₂O、NO₂⁺（分子和離子各寫(xiě)一種）．
（5）B、D形成的一種離子化合物的晶胞結(jié)構(gòu)如圖l，已知該晶胞的邊長(zhǎng)為n cm，阿伏加德羅常數(shù)為N_A，求晶胞的密度為ρ=$\frac{248}{{a}^{3}{N}_{A}}$g/cm³（用含a、N_A的計(jì)算式表示）．
（6）由E原子形成的晶胞結(jié)構(gòu)如圖2，設(shè)晶胞參數(shù)為b，列式表示E原子在晶胞中的空間利用率$\frac{\sqrt{2}}{6}$π（不要求計(jì)算結(jié)果）．

Answer 1

分析 A、B、C、D、E是周期表前四周期的元素，原子序數(shù)依次增大．A的基態(tài)原子2p能級(jí)有3個(gè)單電子，原子核外電子排布式為1s²2s²2p³，則A為N元素；C的基態(tài)原子2p能級(jí)有1個(gè)單電子，原子核外電子排布式為1s²2s²2p⁵，則C為F元素；B的原子序數(shù)介于氮、氟之間，故B為O元素；E位于ds區(qū)，最外能層有單電子，則E為Cu；D與E不同周期，但最外能層電子數(shù)相等，D處于第三周期，則D為Na．

解答 解：A、B、C、D、E是周期表前四周期的元素，原子序數(shù)依次增大．A的基態(tài)原子2p能級(jí)有3個(gè)單電子，原子核外電子排布式為1s²2s²2p³，則A為N元素；C的基態(tài)原子2p能級(jí)有1個(gè)單電子，原子核外電子排布式為1s²2s²2p⁵，則C為F元素；B的原子序數(shù)介于氮、氟之間，故B為O元素；E位于ds區(qū)，最外能層有單電子，則E為Cu；D與E不同周期，但最外能層電子數(shù)相等，D處于第三周期，則D為Na．
（l）基態(tài)E原子的價(jià)電子排布式為3d¹⁰4s¹，故答案為：3d¹⁰4s¹；
（2）同周期隨原子序數(shù)增大，元素第一電離能呈增大趨勢(shì)，氮元素2p能級(jí)為半滿(mǎn)穩(wěn)定狀態(tài)，能量較低，第一電離能高于氧元素的，故三種元素第一電離能由大到小的順序?yàn)镕＞N＞O，
故答案為：F＞N＞O；
（3）B、C兩元素形成的化合物FO₂中F原子孤電子對(duì)數(shù)=$\frac{7-2×2}{2}$=1.5，應(yīng)看作2對(duì)孤對(duì)電子，價(jià)層電子對(duì)數(shù)為4，VSEPR模型名稱(chēng)為四面體形，F(xiàn)O₂和H₂O分子均為V形分子，且孤對(duì)電子均為2對(duì)，F(xiàn)與O的電負(fù)性差值較O與H的電負(fù)性差值小，OF₂分子的極性比水分子的極性弱，
故答案為：四面體形；FO₂和H₂O分子均為V形分子，且孤對(duì)電子均為2對(duì)，F(xiàn)與O的電負(fù)性差值較O與H的電負(fù)性差值��；
（4）由N和O兩種元素形成的與N₃^-互為等電子體的粒子的化學(xué)式有N₂O、NO₂⁺等，
故答案為：N₂O、NO₂⁺；
（5）晶胞中白色球數(shù)目為8，黑色球數(shù)目為8×$\frac{1}{8}$=6×$\frac{1}{2}$=4，該化合物為Na₂O，晶胞質(zhì)量為4×$\frac{62}{{N}_{A}}$g，則晶胞密度為4×$\frac{62}{{N}_{A}}$g÷（n cm）³=$\frac{248}{{a}^{3}{N}_{A}}$g/cm³，
故答案為：$\frac{248}{{a}^{3}{N}_{A}}$；
（6）晶胞中E原子數(shù)目為8×$\frac{1}{8}$=6×$\frac{1}{2}$=4，設(shè)E原子半徑為r，則4r=$\sqrt{2}$b，故原子半徑r=$\frac{\sqrt{2}}{4}$b，則E原子在晶胞中的空間利用率為$\frac{4×\frac{4}{3}×π×（\frac{\sqrt{2}}{4}b）^{3}}{^{3}}$=$\frac{\sqrt{2}}{6}$π，
故答案為：$\frac{\sqrt{2}}{6}$π．

點(diǎn)評(píng) 本題是對(duì)物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)的考查，涉及核外電子排布、電離能、價(jià)層電子對(duì)互斥理論、等電子體、晶胞計(jì)算等，注意同周期第一電離能異常情況，理解均攤法進(jìn)行晶胞計(jì)算．