Question

20．已知A、B、C、D四種短周期元素，它們的核電荷數(shù)依次增大．A與C原子的基態(tài)電子排布中L能層都有兩個未成對電子，C、D同主族． E、F都是第四周期元素，E原子的基態(tài)電子排布中有4個未成對電子，F(xiàn)原子除最外能層只有1個電子外，其余各能層均為全充滿．根據(jù)以上信息填空：
（1）基態(tài)D原子中，電子占據(jù)的最高能層符號M，該能層具有的原子軌道數(shù)為9．
（2）E²⁺離子的價層電子排布圖是，F(xiàn)原子的電子排布式是1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d¹⁰4s¹．
（3）A元素的最高價氧化物對應的水化物中心原子采取的軌道雜化方式為sp²，B元素的氣態(tài)氫化物的VSEPR模型為四面體形．
（4）化合物AC₂、B₂C和陰離子DAB^-互為等電子體，它們結構相似，DAB^-的電子式為．
（5）配合物甲的焰色反應呈紫色，其內界由中心離子E³⁺與配位體AB^-構成，配位數(shù)為6，甲的水溶液可以用于實驗室中E²⁺離子的定性檢驗，檢驗E²⁺離子的離子方程為3Fe²⁺+2[Fe（CN）₆]^3-=Fe₃[Fe（CN）₆]₂↓．
（6）某種化合物由D，E，F(xiàn)三種元素組成，其晶胞如圖所示，則其化學式為CuFeS₂，該晶胞上下底面為正方形，側面與底面垂直，根據(jù)圖中所示的數(shù)據(jù)列式計算該晶體的密度d=$\frac{\frac{164}{6.02×1{0}^{23}}×4}{a^{2}}$g/cm³．（列出計算式，無需計算）

Answer 1

分析 A、B、C、D四種短周期元素，它們的核電荷數(shù)依次增大，A與C原子的基態(tài)電子排布中L能層都有兩個未成對電子，且A原子序數(shù)需要C，則A是C、C是O元素，B元素原子序數(shù)介于A和C之間，則B是N元素；C、D同主族，則D是S元素；
 E、F都是第四周期元素，F(xiàn)原子除最外能層只有1個電子外，其余各能層均為全充滿，則F是Cu元素；E原子的基態(tài)電子排布中有4個未成對電子，則E是Fe元素；
（1）D是S元素，S原子核外有K、L、M三個電子層，基態(tài)S原子中，電子占據(jù)的最高能層符號M，該能層有1個s軌道、3個p軌道、5個d軌道；
（2）E是Fe元素，F(xiàn)e原子失去最外層2個電子生成Fe²⁺，其3d電子為其價電子，根據(jù)構造原理書寫Cu原子的電子排布式；
（3）根據(jù)價層電子對互斥理論判斷原子雜化方式和分子VSEPR模型；
（4）等電子體結構和性質相似，根據(jù)二氧化碳結構書寫該離子電子式；
（5）配合物甲的焰色反應呈紫色，含有K元素，其內界由中心離子Fe³⁺與配位體CN^-構成，配位數(shù)為6，甲為K₃[Fe（CN）₆]，甲的水溶液可以用于實驗室中Fe²⁺離子的定性檢驗；
（6）根據(jù)均攤分確定該晶胞化學式；其密度=$\frac{m}{V}$．

解答 解：A、B、C、D四種短周期元素，它們的核電荷數(shù)依次增大，A與C原子的基態(tài)電子排布中L能層都有兩個未成對電子，且A原子序數(shù)需要C，則A是C、C是O元素，B元素原子序數(shù)介于A和C之間，則B是N元素；C、D同主族，則D是S元素；
 E、F都是第四周期元素，F(xiàn)原子除最外能層只有1個電子外，其余各能層均為全充滿，則F是Cu元素；E原子的基態(tài)電子排布中有4個未成對電子，則E是Fe元素；
（1）基態(tài)S原子中電子占據(jù)的最高能層為第3能層，符號M，該能層有1個s軌道、3個p軌道、5個d軌道，共有9 個原子軌道，故答案為：M；9；
（2）Fe²⁺離子的價層電子排布3d⁶，其價層電子排布圖是，F(xiàn)為Cu元素，原子核外有29個電子，原子的電子排布式是1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d¹⁰4s¹，
故答案為：；1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d¹⁰4s¹；
（3）碳元素的最高價氧化物對應的水化物為H₂CO₃，分子結構式為，中心C原子成3個σ鍵、沒有孤電子對，C原子采取sp²雜化方式；B的氣態(tài)氫化物為NH₃，N原子價層電子對個數(shù)是4且含有一個孤電子對，所以其VSEPR模型為四面體形，故答案為：sp²；四面體形；
（4）化合物CO₂、N₂O和陰離子SCN^-互為等電子體，它們結構相似，SCN^-中C原子與S、N原子之間形成2對共用電子對，SCN^-的電子式為，
故答案為：；
（5）配合物甲的焰色反應呈紫色，含有K元素，其內界由中心離子Fe³⁺與配位體CN^-構成，配位數(shù)為6，甲為K₃[Fe（CN）₆]，甲的水溶液可以用于實驗室中Fe²⁺離子的定性檢驗，檢驗Fe²⁺離子的離子方程式為：3Fe²⁺+2[Fe（CN）₆]^3-=Fe₃[Fe（CN）₆]₂↓，
故答案為：3Fe²⁺+2[Fe（CN）₆]^3-=Fe₃[Fe（CN）₆]₂↓；
（6）晶胞中D（S）原子位于晶胞內部，原子數(shù)目為8個，E（Fe）原子6個位于面上、4個位于棱上，E（Fe）原子數(shù)目=6×$\frac{1}{2}$+4×$\frac{1}{4}$=4，F(xiàn)（Cu）原子位于4個位于面上、1個內部、8個頂點上，原子數(shù)目=4×$\frac{1}{2}$+1+8×$\frac{1}{8}$=4，晶體中Cu、Fe、S原子數(shù)目之比=4：4：8=1：1：2，故該晶體化學式為：CuFeS₂，
晶胞質量=$\frac{（56+64+32×2）g/mol}{6.02×1{0}^{23}/mol}$×4，晶胞體積=（bcm）²×acm=ab²cm³，
該晶體的密度d=（$\frac{（56+64+32×2）g/mol}{6.02×1{0}^{23}/mol}$×4）÷ab²cm³=$\frac{\frac{164}{6.02×1{0}^{23}}×4}{a^{2}}$g/cm³，
故答案為：CuFeS₂；$\frac{\frac{164}{6.02×1{0}^{23}}×4}{a^{2}}$．

點評 本題考查物質結構和性質，為高頻考點，涉及晶胞計算、離子方程式書寫、電子式書寫、核外電子排布式書寫等知識點，側重考查學生分析計算及空間想象能力，明確構造原理、價層電子對互斥理論、均攤分等基本理論是解本題關鍵，難點是晶胞計算．