Question

【題目】已知：A、B、C、D、E五種元素，原子序數(shù)依次增大。A是短周期中原子半徑最大的元素，B元素3p能級半充滿；C是所在周期電負性最大的元素；D是第四周期未成對電子最多的元素；E的原子序數(shù)比D大3。試回答下列有關的問題：

（1）寫出D元素價電子的電子排布圖：______________。

（2）D可形成化合物[D(H2O)6](NO3)3 ,[D(H2O)6](NO3)3中陰離子的立體構型是____________。NO2－中心原子的軌道雜化類型為______________，1 mol [D(H2O)6] 3+ 中含有的σ鍵數(shù)為 ______________。

（3）已知B、C兩種元素形成的化合物通常有兩種。這兩種化合物中___________ （填化學式）為非極性分子。另一種物質的電子式為 ______________。

（4）D是一種硬而脆抗腐蝕性強的金屬，常用于電鍍和制造特種鋼。下圖為D的晶胞結構圖，則D晶胞屬于___________堆積；該晶胞中原子的體積占晶胞體積的百分率為___________。（已知：π=3.14，=1.732）

（5）E晶體的一種晶胞(如圖所示)的邊長為anm，密度為ρg·cm－3，NA表示阿伏加德羅常數(shù)的值，則E的原子半徑為___________nm，E的相對原子質量可表示為___________。

Answer 1

【答案】 平面三角形 sp2雜化 18NA PCl5 體心立方 68 a 5a3ρNA×10-22

【解析】

A、B、C、D四種元素，原子序數(shù)依次增大。A是短周期中原子半徑最大的元素為Na元素，B元素3p能級半充滿為P元素，C是所在周期電負性最大的元素為Cl元素，D是第四周期未成對電子最多的元素為Cr元素，
（1）D元素為鉻元素，能層上為半充滿狀態(tài)時價電子為未成對電子最多；
（2）①依據(jù)價電子互斥理論確定硝酸根離子的空間構型，再結合雜化軌道理論判斷其中心原子的雜化類型；
②結合物質結構判斷含有σ鍵數(shù)；
（3）B、C兩種元素分別為P和Cl，形成化合物為：PCl3，PCl5，結構對稱的正負電荷重心重合的為非極性分子，結合共價鍵電子式書寫方法解答；
（4）依據(jù)金屬晶體中金屬原子在空間上的堆積模型分析判斷；原子的體積占晶胞體積的百分率即空間利用率，結合晶胞結構進行計算；

（5）利用均攤法計算晶胞內原子的個數(shù)，再結合晶體的密度 = 晶胞的密度= 推導出晶體的摩爾質量，其數(shù)值即為所求。

（1）D元素為鉻元素，能層上為半充滿狀態(tài)時價電子為未成對電子最多，其價電子的電子排布圖為，
故答案為：；
（2）①硝酸根離子中價電子對個數(shù)=3+（5+1-3×2）=3，且不含孤對電子，所以該分子為平面三角形，中心原子采用sp2雜化；
故答案為：平面三角形；sp2雜化；
②在 [D(H2O)6] 3+中配合離子Cr3+與水之間形成的化學鍵為配位鍵，配位鍵是特殊的共價鍵，屬于σ鍵，所以1 mol [D(H2O)6] 3+中含有σ鍵有12+6 = 18 mol = 18 NA；
故答案為：18 NA；
（3）B、C兩種元素分別為P和Cl，形成化合物為：PCl3，PCl5，其中PCl3為三角錐性結構，屬于極性分子，PCl5為三角雙錐性結構，屬于非極性分子，PCl3電子式為：；
故答案為：PCl5；；

（4）由晶胞結構圖可知，該金屬原子的晶胞堆積模型為體心立方堆積模型，根據(jù)均攤法可知晶胞內所含原子數(shù) = 8× +1= 2，設該晶胞的邊長為a cm，原子為等徑圓球，其半徑為r cm，則結合幾何構型可知，等徑圓球的半徑為該晶胞體對角線的1/4，即a = ，則該晶胞中原子的體積占晶胞體積的百分率為 = = ×100% = ×3.14×100%68%，

故答案為：體心立方；68；

（5）E的原子序數(shù)比D大3，則E為鈷元素，結合E晶體的一種晶胞模型根據(jù)均攤法可知晶胞內所含原子數(shù) = 8× +1= 2，則結合幾何構型可知，E的原子半徑為該晶胞體對角線的1/4 = a，則該晶胞的質量為 g = ρ g·cm-3×(a×10-7cm) 3，得出M = 5a3ρNA×10-22

故答案為：a；5a3ρNA×10-22。