Question

18．Ⅰ．元素周期表前四周期A、B、X、D四種元素的原子序數依次增大．A為電負性最大的元素；B為前四周期第一電離能最小的元素；與B位于同一周期的X和D，它們價電子層中的未成對電子數分別為4和2，且原子序數相差為2．請回答以下問題：

（1）元素A的原子結構示意圖為
（2）元素A和B形成的化合物，其晶體類型為離子晶體．
（3）元素X的電離能：I₂＜I₃（填“＞”或“＜”）．
（4）從原子結構的角度分析，X²⁺易被氧化為X³⁺的原因是Fe²⁺價電子排布式為3d⁶，失去1個電子后生成Fe³⁺價電子排布式為3d⁵，3d能級達到半充滿的穩(wěn)定狀態(tài)．
（5）A、B和D三種元素組成的化合物的晶胞如圖1所示．
①該化合物的化學式為K₂NiF₄；
②該晶體的密度為$\frac{426}{{N}_{A}{a}^{2}b}$g•cm^-3．
Ⅱ．配合物色彩豐富．
（6）配位化學創(chuàng)始人維爾納發(fā)現，取CoCl₃•6NH₃（黃色）和CoCl₃•5NH₃（紫紅色）兩種化合物各1mol，分別溶于水，加入足量硝酸銀溶液，產生氯化銀沉淀的量分別為3mol和2mol，鉆的配位數為6．則CoCl₃•6NH₃的結構簡式為[Co（NH₃）₆]Cl₃ ，CoCl₃•5NH₃在水中的電離方程式為[Co（NH₃）₅Cl]Cl₂=[Co（NH₃）₅Cl]²⁺+2Cl^-．
（7）鐵元素應用廣泛，Fe²⁺與KCN溶液反應得白色Fe（CN）₂沉淀，繼續(xù)滴加KCN至過量，則沉淀溶解，得到黃色溶液，溶液中陰離子結構如圖2所示．
①已知CN^一與N₂結構相似，1mol CN^一中π鍵數目為2N_A；
②沉淀溶解的化學方程式為Fe（CN）₂+4KCN═K₄[Fe（CN）₆]．

Answer 1

分析 I．前四周期原子序數依次增大的元素A、B、X、D中，A為電負性最大的元素，則A為F元素；B為前四周期第一電離能最小的元素，則B為K元素；與B位于同一周期的X和D，它們價電子層中的未成對電子數分別為4和2，且原子序數相差為2，且C和D的原子序數大于K，C的原子序數小于D，則C是Fe元素，D是Ni元素；
Ⅱ．（6）取CoCl₃•6NH₃（黃色）和CoCl₃•5NH₃（紫紅色）兩種化合物各1mol，分別溶于水，加入足量硝酸銀溶液，產生氯化銀沉淀的量分別為3mol和2mol，鉆的配位數為6．則CoCl₃•6NH₃中離子均處于外界，其結構簡式為[Co（NH₃）₆]Cl₃ ；
（7）①已知CN^-與N₂結構相似，CN^-中C、N原子之間形成C≡N鍵；
②沉淀溶解生成K₄[Fe（CN）₆]

解答 解：I．前四周期原子序數依次增大的元素A、B、X、D中，A為電負性最大的元素，則A為F元素；B為前四周期第一電離能最小的元素，則B為K元素；與B位于同一周期的X和D，它們價電子層中的未成對電子數分別為4和2，且原子序數相差為2，且C和D的原子序數大于K，C的原子序數小于D，則C是Fe元素，D是Ni元素．
（1）A為F元素，原子結構示意圖為，故答案為：；
（2）元素A和B形成的化合物為KF，其晶體類型為：離子晶體，故答案為：離子晶體；
（3）元素X的電離能：I₂＜I₃，故答案為：＜；
（4）Fe²⁺價電子排布式為3d⁶，失去1個電子后生成Fe³⁺價電子排布式為3d⁵，3d能級達到半充滿的穩(wěn)定狀態(tài)，Fe²⁺易被氧化為Fe³⁺，
故答案為：Fe²⁺價電子排布式為3d⁶，失去1個電子后生成Fe³⁺價電子排布式為3d⁵，3d能級達到半充滿的穩(wěn)定狀態(tài)；
（5）①該晶胞中F原子個數=16×4+4×$\frac{1}{2}$+2=8，K原子個數=8×$\frac{1}{4}$+2=4，Ni原子個數=8×$\frac{1}{8}$+1=2，所以該化合物的化學式為K₂NiF₄，
故答案為：K₂NiF₄；
②該晶胞的體積=acm×acm×bcm=a²bcm³，晶胞質量=$\frac{39×4+59×2+19×8}{{N}_{A}}$g=$\frac{426}{{N}_{A}}$g，故晶體密度=$\frac{426}{{N}_{A}}$g÷a²bcm³=$\frac{426}{{N}_{A}{a}^{2}b}$g•cm^-3，
故答案為：$\frac{426}{{N}_{A}{a}^{2}b}$；
Ⅱ．（6）取CoCl₃•6NH₃（黃色）和CoCl₃•5NH₃（紫紅色）兩種化合物各1mol，分別溶于水，加入足量硝酸銀溶液，產生氯化銀沉淀的量分別為3mol和2mol，鉆的配位數為6．則CoCl₃•6NH₃中離子均處于外界，其結構簡式為[Co（NH₃）₆]Cl₃ ，在水中的電離方程式為：[Co（NH₃）₅Cl]Cl₂=[Co（NH₃）₅Cl]²⁺+2Cl^-故答案為：[Co（NH₃）₆]Cl₃ ；[Co（NH₃）₅Cl]Cl₂=[Co（NH₃）₅Cl]²⁺+2Cl^-；
（7）鐵元素應用廣泛，Fe²⁺與KCN溶液反應得白色Fe（CN）₂沉淀，繼續(xù)滴加KCN至過量，則沉淀溶解，得到黃色溶液，溶液中陰離子結構如圖2所示．
①已知CN^-與N₂結構相似，CN^-中C、N原子之間形成C≡N鍵，1mol CN^-中π鍵數目為2N_A，
故答案為：2N_A；
②沉淀溶解的化學方程式為：Fe（CN）₂+4KCN═K₄[Fe（CN）₆]，
故答案為：Fe（CN）₂+4KCN═K₄[Fe（CN）₆]．

點評 本題是對物質結構和性質的考查，正確推斷元素是解本題關鍵，難度中等，注意化學式的確定中各中原子被幾個晶胞共用，為易錯點．