Question

15．已知：A．B．C．D為周期表1-36號中的元素，它們的原子序數(shù)逐漸增大．A的基態(tài)原子有3個不同的能級，各能級中電子數(shù)相等：C的基態(tài)原子2p能級上的未成對電子數(shù)與A原子相同：D的基態(tài)原子的M電子層上有4個未成對電子．
請回答下列問題：
（1 ）D元素在元素周期表中位于d區(qū)；其正二價離子的外圍電子排布式為3d⁶
（2）A．B，C三種元素的第一電離能從大到小的順序為N＞O＞C（用元素符號表示）．
（3）由A，B，C形成的離子CAB^一與分子AC₂互為等電子體，則CAB^一中A原子的雜化方式為sp．B的最簡單氫化物的沸點遠高于A的最簡單氫化物的沸點．其主要原因是NH₃分子間存在氫鍵，而CH₄分子間只存在范德華力，氫鍵作用力遠大于范德華力，所以NH₃的沸點更高
（4）D與AC易形成配合物D（AC）₅，在D（AC）₅中D的化合價為0．已知D（AC）₅常溫下呈液態(tài)，熔點為-20.5℃，沸點為103℃，易溶于非極性溶劑，據(jù)此可判斷D（AC）₅晶體屬于分子晶體（填晶體類型））
（5）原子體AC₂的晶胞可作如下推導：先將NaCl晶胞中的所有C1^-去掉，并將Na⁺全部換成A原子，再在每兩個不共面的“小立方體”中心處各放置一個A原子便構成了晶體A的一個晶胞．假設再在每兩個距離最近的A原子中心連線的中點處增添一個C原子，便構成了AC₂晶胞，則AC₂晶胞中有8個A原子，16個C原子，若AC₂的晶體的密度為d g．cm^-3，則AC原子間的最短距離為$\frac{\sqrt{3}}{8}×\root{3}{\frac{352}{{N}_{A}}}$cm．

Answer 1

分析 A、B、C、D為周期表1～36號中的元素，它們的原子序數(shù)逐漸增大，A的基態(tài)原子有3個不同的能級，各能級中電子數(shù)相等，核外電子排布為1s²2s²2p²，則A為C元素；C的基態(tài)原子2p能級上的未成對電子數(shù)與A原子相同，核外電子排布為1s²2s²2p⁴，則C為O元素；B元素原子序數(shù)介于碳、氧之間，則B為N元素；D的基態(tài)原子的M電子層上有4個未成對電子，核外電子排布為1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁶4s²，則D為Fe，據(jù)此解答．

解答 解：A、B、C、D為周期表1～36號中的元素，它們的原子序數(shù)逐漸增大．A的基態(tài)原子有3個不同的能級，各能級中電子數(shù)相等，核外電子排布為1s²2s²2p²，則A為碳元素；C的基態(tài)原子2p能級上的未成對電子數(shù)與A原子相同，核外電子排布為1s²2s²2p⁴，則C為O元素；B元素原子序數(shù)介于碳、氧之間，則B為N元素；D的基態(tài)原子的M電子層上有4個未成對電子，核外電子排布為1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁶4s²，則D為Fe．
（1）D為Fe元素，處于第四周期第ⅤⅢ族，屬于d區(qū)元素，原子核外有26個電子，基態(tài)原子的外圍電子排布式為3d⁶4s²，其正二價離子的外圍電子排布式為3d⁶，
故答案為：d；3d⁶；
（2）同周期隨原子序數(shù)增大，元素第一電離能層增大趨勢，但是由于N元素得的2p軌道處于半充滿狀態(tài)，故第一電離能氮大于氧，故第一電離能N＞O＞C，
故答案為：N＞O＞C；
（3）離子OCN^-與分子CO₂互為等電子體，則OCN^-中C原子與氧原子、N原子之間分別形成2對共用電子對，C原子的雜化方式為sp；
NH₃分子間存在氫鍵，而CH₄分子間只存在范德華力，氫鍵作用力遠大于范德華力，所以NH₃的沸點更高，
故答案為：sp；NH₃分子間存在氫鍵，而CH₄分子間只存在范德華力，氫鍵作用力遠大于范德華力，所以NH₃的沸點更高；
（4）Fe（CO）₅中Fe元素化合價為0價，常溫下呈液態(tài)，熔點為-20.5℃，沸點為103℃，易溶于非極性溶劑，據(jù)此可判斷Fe（CO）₅晶體屬于分子晶體，
故答案為：0；分子晶體；
（5）NaCl晶胞如圖：，則黑球可以看成是C原子，“小立方體”中可放置四個C原子，故CO₂晶胞中有4+1+12×$\frac{1}{4}$=8個C原子，故含有O原子數(shù)目為8×2=16；
設“小立方體”的邊長為a，中心C原子與小立方體中心C原子的距離為$\frac{\sqrt{3}}{2}$a＜$\sqrt{2}$a，故最近的兩個C原子的距離是$\frac{\sqrt{3}}{2}$a，晶胞質(zhì)量為8×$\frac{44}{{N}_{A}}$g，若CO₂的晶體的密度為d g．cm^-3，則晶胞體積為8×$\frac{44}{{N}_{A}}$g÷d g．cm^-3=$\frac{352}{{N}_{A}}$cm³，則AC原子間的最短距離為$\root{3}{\frac{352}{{N}_{A}}}$cm×$\frac{1}{2}$×$\frac{\sqrt{3}}{2}$×$\frac{1}{2}$=$\frac{\sqrt{3}}{8}×\root{3}{\frac{352}{{N}_{A}}}$cm，
故答案為：8；16；$\frac{\sqrt{3}}{8}×\root{3}{\frac{352}{{N}_{A}}}$．

點評 本題是對物質(zhì)結構的考查，涉及核外電子排布、電離能、雜化方式、氫鍵、晶體類型的判斷、晶胞計算等，（5）為易錯點、難點，需要學生具備一定的空間想象與數(shù)學計算能力，熟練識記中學常見晶胞結構．