Question

10．A、B、C、D、E、F、G是前四周期（除稀有氣體）原子序數(shù)依次增大的七種元素，A的原子核外電子只有一種運(yùn)動(dòng)狀態(tài)；B、C的價(jià)電子層中未成對(duì)電子數(shù)都 是2；B、C、D同周期；E核外的s、p能級(jí)的電子總數(shù)相；F與E同周期且第一電離能比E��；G的+1價(jià)離子（G⁺）的各層電子全充滿．回答下列問題：（相關(guān)問題用元素符號(hào)表示）
（1）寫出E的基態(tài)原子的電子排布式1s²2s²2p⁶3s²．
（2）B與C可形成化合物BC和BC₂，BC₂屬于非極性（填“極性”、“非極性”）分子，1mol BC含有π鍵為2mol．
（3）由元素A、C、G組成的離子[G（A₂C）₄]²⁺在水溶液中顯天藍(lán)色，不考慮空間結(jié)構(gòu)，[G（A₂C）₄]²⁺的結(jié)構(gòu)可用示意圖表示為（配位鍵用→標(biāo)出）．
（4）測(cè)定A、D形成的化合物的相對(duì)分子質(zhì)量時(shí)，實(shí)驗(yàn)測(cè)定值一般高于理論值的原因是HF分子之間存在氫鍵，形成締合分子．
（5）由元素A、B、F組成的原子個(gè)數(shù)比9：3：1的一種物質(zhì)，分子中含三個(gè)相同的原子團(tuán)，其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式為Al（CH₃）₃，分子中F原子的雜化方式為sp²，該物質(zhì)遇水爆炸，生成白色沉淀和無色氣體，反應(yīng)的化學(xué)方程式為Al（CH₃）₃+3H₂O=Al（OH）₃↓+3CH₄↑．
（6）G與氮元素形成的某種化合物的晶胞結(jié)構(gòu)如圖，則該化合物的化學(xué)式為Cu₃N，若晶體密度為a g•cm^-3，列式計(jì)算G原子與氮原子最近的距離為$\root{3}{\frac{206}{8a{N}_{A}}}$×10¹⁰pm（不必計(jì)算出數(shù)值，阿伏加德羅常數(shù)的值用N_A表示）．

Answer 1

分析 在前四周期中原子序數(shù)依次增大的六種元素A、B、C、D、E、F、G中，A的原子核外電子只有一種運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，故A為H；
周期元素B、C的價(jià)電子層中未成對(duì)電子數(shù)都是2，則B、C核外電子排布為1s²2s²2p²或1s²2s²2p⁴，為C、O，B、C、D同周期且原子序數(shù)依次增大但不是稀有氣體，故D為F；
E核外的s、p能級(jí)的電子總數(shù)相等，故E為Mg；
F原子序數(shù)大于E，F(xiàn)與E同周期且第一電離能比E小，F(xiàn)為Al；
G的+1價(jià)離子（G⁺）的各層電子全充滿，元素的基態(tài)原子最外能層只有一個(gè)電子，其它能層均已充滿電子，則核外電子數(shù)為2+8+18+1=29，故G為Cu，
（1）E為Mg元素，其原子核外有12個(gè)電子，根據(jù)構(gòu)造原理書寫其核外電子排布式；
（2）電荷中心重合的分子為非極性分子，不重合的分子為極性分子，CO的結(jié)構(gòu)式為C≡O(shè)，每個(gè)1CO分子含有2個(gè)π鍵；
（3）配位鍵由提供孤電子對(duì)的原子指向提供空軌道的原子；
（4）HF分子間能形成氫鍵；
（5）由元素H、C、Al組成的原子個(gè)數(shù)比9：3：1的一種物質(zhì)，分子中含三個(gè)相同的原子團(tuán)，其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式為Al（CH₃）₃，根據(jù)價(jià)層電子對(duì)互斥理論判斷原子雜化類型，該物質(zhì)遇水爆炸，生成白色沉淀和無色氣體，說明生成氫氧化鋁沉淀和甲烷；
（6）利用均攤分計(jì)算Cu、N原子個(gè)數(shù)，從而確定化學(xué)式；
設(shè)G原子與氮原子最近的距離為bcm，則晶胞棱長=2bcm，則晶胞體積=（2bcm）³，故晶體的密度=$\frac{\frac{M}{{N}_{A}}}{V}$，從而計(jì)算b．

解答 解：在前四周期中原子序數(shù)依次增大的六種元素A、B、C、D、E、F、G中，A的原子核外電子只有一種運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，故A為H；
周期元素B、C的價(jià)電子層中未成對(duì)電子數(shù)都是2，則B、C核外電子排布為1s²2s²2p²或1s²2s²2p⁴，為C、O，B、C、D同周期且原子序數(shù)依次增大但不是稀有氣體，故D為F；
E核外的s、p能級(jí)的電子總數(shù)相等，故E為Mg；
F原子序數(shù)大于E，F(xiàn)與E同周期且第一電離能比E小，F(xiàn)為Al；
G的+1價(jià)離子（G⁺）的各層電子全充滿，元素的基態(tài)原子最外能層只有一個(gè)電子，其它能層均已充滿電子，則核外電子數(shù)為2+8+18+1=29，故G為Cu，
（1）E為Mg元素，其原子核外有12個(gè)電子，根據(jù)構(gòu)造原理書寫其核外電子排布式為1s²2s²2p⁶3s²，
故答案為：1s²2s²2p⁶3s²；
（2）B（C）與C（O）可形成化合物BC（CO）和BC₂（CO₂），CO₂結(jié)構(gòu)式為O=C=O，電荷中心重合，為非極性分子，CO的結(jié)構(gòu)式為C≡O(shè)，含有2molπ鍵，
故答案為：非極性；2；
（3）Cu（H₂O）₄²⁺，水與銅離子形成4個(gè)配位鍵，結(jié)構(gòu)為，
故答案為：；
（4）測(cè)定A、D形成的化合物HF的相對(duì)分子質(zhì)量時(shí)，實(shí)驗(yàn)測(cè)定值一般高于理論值的原因是HF分子之間存在氫鍵，形成締合分子，
故答案為：HF分子之間存在氫鍵，形成締合分子；
（5）由元素H、C、Al組成的原子個(gè)數(shù)比9：3：1的一種物質(zhì)，分子中含三個(gè)相同的原子團(tuán)，其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式為Al（CH₃）₃，根據(jù)價(jià)層電子對(duì)互斥理論計(jì)算電子對(duì)數(shù)為3+$\frac{1}{2}$（3-3×1）=3，雜化類型為sp²，該物質(zhì)遇水爆炸，生成白色沉淀和無色氣體，反應(yīng)的化學(xué)方程式為Al（CH₃）₃+3H₂O=Al（OH）₃↓+3CH₄↑，
故答案為：Al（CH₃）₃；sp²；Al（CH₃）₃+3H₂O=Al（OH）₃↓+3CH₄↑；
（6）晶胞中Cu原子數(shù)目=12×$\frac{1}{4}$=3、N原子數(shù)目=8×$\frac{1}{8}$=1，故化學(xué)式為：Cu₃N；
設(shè)G原子與氮原子最近的距離為bcm，則晶胞棱長=2bcm，則晶胞體積=（2bcm）³，故晶體的密度=$\frac{\frac{M}{{N}_{A}}}{V}$=$\frac{\frac{206}{{N}_{A}}}{（2b）^{3}}$g•cm^-3=ag•cm^-3，則b=$\root{3}{\frac{206}{8a{N}_{A}}}$cm=$\root{3}{\frac{206}{8a{N}_{A}}}$×10¹⁰pm，
故答案為：Cu₃N；$\root{3}{\frac{206}{8a{N}_{A}}}$×10¹⁰．

點(diǎn)評(píng) 本題考查物質(zhì)結(jié)構(gòu)和性質(zhì)，為高頻考點(diǎn)，涉及晶胞計(jì)算、原子雜化方式判斷、氫鍵、配位鍵等，明確物質(zhì)結(jié)構(gòu)、原子結(jié)構(gòu)及基本原理是解本題關(guān)鍵，難點(diǎn)是晶胞計(jì)算，注意配位鍵表示方法及CO結(jié)構(gòu)，為易錯(cuò)點(diǎn)．