Question

20．元素A、B、C、D、E、F、G在元素周期表中的位置如圖1所示．

回答下列問題：
（1）G的基態(tài)原子核外電子排布式為1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁶4s²；原子的第一電離能：D＜E（填“＞”或“＜”）．
（2）根據(jù)價(jià)層電子對(duì)斥理論，A₂C中的“A-C-A”鍵角是D（填字母序號(hào)）．
A.180°                                    B．接近120°，但小于120°
C．接近120°，但大于120°      D．接近109°28ˊ，但小于109°28ˊ
（3）已知化合物G（BC）₅的G元素化合價(jià)為0，熔點(diǎn)為-20℃，沸點(diǎn)為103℃，其固體屬于分子晶體，該物質(zhì)中存在的化學(xué)鍵類型有配位鍵、共價(jià)鍵，它在空氣中燃燒生成紅棕色氧化物，反應(yīng)的化學(xué)方程式為4Fe（CO）₃+13O₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2Fe₂O₃+20CO₂．
（4）化合物BCF₂的分子立體構(gòu)型為平面三角形，其中B原子的雜化軌道類型是sp²．寫出一個(gè)與BCF₂具有相同空間構(gòu)型的含氧酸根離子符號(hào)NO₃^-或CO₃^2-等．
（5）化合物EC的晶胞結(jié)構(gòu)如圖2所示．每個(gè)晶胞中含有4個(gè)E²⁺．若EC晶體的密度為dg•cm^-3，阿伏伽德羅常數(shù)值為N_A，則晶胞參數(shù)a=$\root{3}{\frac{160×1{0}^{21}}{{N}_{A}d}}$nm（列出計(jì)算式，不要求最終結(jié)果）．

Answer 1

分析 由元素在周期表中的位置，可知A為H、B為C元素、C為O元素、D為Na元素、E為Mg元素、F為Cl元素、G為Fe元素．
（1）Fe原子核外電子數(shù)為26，根據(jù)能量最低原理書寫核外電子排布式；當(dāng)外圍電子在能量相等的軌道上形成全空、半滿或全滿結(jié)構(gòu)時(shí)，原子的能量較低，元素的第一電離能較大；
（2）H₂O的σ鍵電子對(duì)數(shù)為2，孤電子對(duì)數(shù)為$\frac{1}{2}×$（6-2×1）=2，空間結(jié)構(gòu)為V形；
（3）該化合物是Fe（CO）₅，分子晶體的熔沸點(diǎn)低，含有配位鍵和共價(jià)鍵，F(xiàn)e（CO）₅與氧氣反應(yīng)生成紅棕色氧化物Fe₂O₃；
（4）化合物BCF₂是COCl₂，中心原子是C，通過計(jì)算價(jià)層電子對(duì)數(shù)判斷空間構(gòu)型、C的雜化類型、具有相同空間構(gòu)型的含氧酸根離子；
（5）Mg²⁺處于8個(gè)頂點(diǎn)和6個(gè)面心，根據(jù)均攤法計(jì)算晶胞中Mg原子、O原子數(shù)目，用阿伏伽德羅常數(shù)表示出晶胞質(zhì)量，再根據(jù)ρ=$\frac{m}{V}$計(jì)算該晶體的體積．

解答 解：（1）Fe原子核外電子數(shù)為26，核外電子排布式為1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁶4s²；Na的最外層電子排布為3s¹，而Mg的最外層電子排布為3s²，達(dá)到全滿狀態(tài)，所以Mg的第一電離能較大，
故答案為：1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁶4s²；＜；
（2）H₂O的σ鍵電子對(duì)數(shù)為2，孤電子對(duì)數(shù)為$\frac{1}{2}×$（6-2×1）=2，空間結(jié)構(gòu)為V形，所以鍵角接近109°28ˊ，但小于109°28ˊ，
故答案為：D；
（3）該晶體熔沸點(diǎn)較低，屬于分子晶體，該化合物是Fe（CO）₅，中心原子與配體之間形成的是配位鍵，配體中含有共價(jià)鍵，F(xiàn)e（CO）₅與氧氣反應(yīng)生成紅棕色氧化物Fe₂O₃，化學(xué)方程式為4Fe（CO）₃+13O₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2Fe₂O₃+20CO₂，
故答案為：分子； 配位鍵、共價(jià)鍵；4Fe（CO）₃+13O₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2Fe₂O₃+20CO₂；
（4）化合物BCF₂是COCl₂，中心原子是C，σ鍵電子對(duì)數(shù)為3，孤電子對(duì)數(shù)為$\frac{1}{2}×$（4-2×1-1×2）=0，COCl₂所以是平面三角形結(jié)構(gòu)，C采取sp²雜化，NO₃^-或CO₃^2-等σ鍵電子對(duì)數(shù)為3，孤電子對(duì)數(shù)為0，和COCl₂具有相同空間構(gòu)型，
故答案為：平面三角形；  sp²；NO₃^-或CO₃^2-等；
（5）Mg²⁺處于8個(gè)頂點(diǎn)和6個(gè)面心，因此每個(gè)晶胞中含有8×$\frac{1}{8}$+6×$\frac{1}{2}$=4，O原子數(shù)目=1+12×$\frac{1}{4}$=4，
1個(gè)晶胞的體積V=$\frac{40g×4}{{N}_{A}×dg•cm{\;}^{-3}}$=$\frac{160}{{N}_{A}d}$cm³=$\frac{160}{{N}_{A}d}$×10²¹nm³，
V=a³=$\frac{160}{{N}_{A}d}$×10²¹nm³，所以a=$\root{3}{\frac{160×1{0}^{21}}{{N}_{A}d}}$nm，
故答案為：4；$\root{3}{\frac{160×1{0}^{21}}{{N}_{A}d}}$．

點(diǎn)評(píng) 本題考查晶胞計(jì)算，為高頻考點(diǎn)，涉及元素周期表、核外電子排布、電離能、晶體類型與性質(zhì)、空間構(gòu)型判斷等，注意同周期主族元素中第一電離能異常情況，需要學(xué)生具備扎實(shí)的基礎(chǔ)．把握物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)為解答的關(guān)鍵，側(cè)重分析與應(yīng)用能力的考查，綜合性較強(qiáng)，題目難度中等．