Question

10．已知A、B、C、D、E、F、G為前四周期中常見元素，且原子序數(shù)依次增大．A的原子半徑最小，B的基態(tài)原子L層電子數(shù)是K層電子數(shù)的2倍，D的基態(tài)原子最外層電子排布式為nsⁿnpⁿ⁺²，E為周期表中電負(fù)性最大的元素，F(xiàn)元素有多種化合價(jià)，它的一種氫氧化物在空氣中易被氧化且最終變?yōu)榧t褐色，G與F同族且原子序數(shù)比F大2．回答下列問題：
（1）寫出基態(tài)F原子的電子排布式1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁶4s²，其中含有7種能量不同的電子．
（2）CE₃和CA₃均是三角錐形分子，鍵角分別為102°和107.3°，則C原子的雜化方式為sp³，其中CE₃的鍵角比CA₃的鍵角小的原因是NF₃中成鍵電子對(duì)偏向F原子，NH₃中成鍵電子對(duì)偏向N原子，成鍵電子對(duì)與成鍵電子對(duì)之間的斥力作用前者小于后者．
（3）B、C、D三種元素形成的一種粒子與二氧化碳分子互為等電子體，其化學(xué)式為CNO^-．
（4）G單質(zhì)晶體中原子的堆積方式如圖所示（為面心立方最密堆積），則晶胞中G原子的配位數(shù)為12．若G原子半徑為r cm，則G原子所形成的最小正四面體空隙中，能填充的粒子的最大直徑為（2$\sqrt{2}$-2 ）rcm（用r表示）．

Answer 1

分析 A、B、C、D、E、F、G為前四周期中常見元素，且原子序數(shù)依次增大．B的基態(tài)原子L層電子數(shù)是K層電子數(shù)的2倍，L層電子數(shù)為4，則B為碳元素；A的原子半徑最小，則A為H元素；D的基態(tài)原子最外層電子排布式為nsⁿnpⁿ⁺²，s能級(jí)容納2個(gè)電子且P軌道容納電子，則n=2，故D為O元素；C的原子序數(shù)介于碳、氧之間，故C為N元素；E為周期表中電負(fù)性最大的元素，則E為氟元素；F元素有多種化合價(jià)，它的一種氫氧化物在空氣中易被氧化且最終變?yōu)榧t褐色，則F為Fe；G與F同族且原子序數(shù)比F大2，則G為Ni．

解答 解：A、B、C、D、E、F、G為前四周期中常見元素，且原子序數(shù)依次增大．B的基態(tài)原子L層電子數(shù)是K層電子數(shù)的2倍，L層電子數(shù)為4，則B為碳元素；A的原子半徑最小，則A為H元素；D的基態(tài)原子最外層電子排布式為nsⁿnpⁿ⁺²，s能級(jí)容納2個(gè)電子且P軌道容納電子，則n=2，故D為O元素；C的原子序數(shù)介于碳、氧之間，故C為N元素；E為周期表中電負(fù)性最大的元素，則E為氟元素；F元素有多種化合價(jià)，它的一種氫氧化物在空氣中易被氧化且最終變?yōu)榧t褐色，則F為Fe；G與F同族且原子序數(shù)比F大2，則G為Ni．
（1）F為Fe，原子的電子排布式為：1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁶4s²，其中含有7種能量不同的電子，
故答案為：1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁶4s²；7；
（2）NF₃和NH₃均是三角錐形分子，鍵角分別為102°和107.3°，為三角錐形結(jié)構(gòu)，則N原子的雜化方式為sp³，其中NF₃的鍵角比NH₃的鍵角小的原因：NF₃中成鍵電子對(duì)偏向F原子，NH₃中成鍵電子對(duì)偏向N原子，成鍵電子對(duì)與成鍵電子對(duì)之間的斥力作用前者小于后者，
故答案為：sp³；NF₃中成鍵電子對(duì)偏向F原子，NH₃中成鍵電子對(duì)偏向N原子，成鍵電子對(duì)與成鍵電子對(duì)之間的斥力作用前者小于后者；
（3）C、N、O三種元素形成的一種粒子與二氧化碳分子互為等電子體，其化學(xué)式為CNO^-，
故答案為：CNO^-；
（4）G單質(zhì)晶體中原子為面心立方最密堆積，以頂點(diǎn)原子為研究對(duì)象，與之相鄰的原子處于面心，每個(gè)頂點(diǎn)為8個(gè)晶胞共用，每個(gè)面心為2個(gè)晶胞共用，則晶胞中G原子的配位數(shù)為$\frac{3×8}{2}$=12．若G原子半徑為r cm，則晶胞邊長為$\frac{\sqrt{2}}{2}$×4r cm=2$\sqrt{2}$r cm，則G原子所形成的最小正四面體空隙中，能填充的粒子的最大直徑為（ 2$\sqrt{2}$r cm-2r cm）=（2$\sqrt{2}$-2 ）r cm，
故答案為：12；（2$\sqrt{2}$-2 ）r．

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、價(jià)層電子對(duì)互斥理論、等電子體、晶胞結(jié)構(gòu)與計(jì)算等，是對(duì)物質(zhì)結(jié)構(gòu)主干知識(shí)的考查，需要學(xué)生具備一定空間想象與數(shù)學(xué)計(jì)算能力，難度中等．