Question

7．現(xiàn)有A、B、C、D、E、F原子序數(shù)依次增大的六種元素，它們位于元素周期表的前四周期．B元素含有3個(gè)能級(jí)，且每個(gè)能級(jí)所含的電子數(shù)相同；D的原子核外有8個(gè)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)不同的電子；E元素與F元素處于同一周期相鄰的族，它們的原子序數(shù)相差3，且E元素的基態(tài)原子有4個(gè)未成對(duì)電子．請(qǐng)回答下列問(wèn)題：
（1）請(qǐng)寫出：D基態(tài)原子的價(jià)層電子排圖：；
F 基態(tài)原子的外圍電子排布式：3d¹⁰4s¹．
（2）下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是AD．
A．二氧化硅的相對(duì)分子質(zhì)量比二氧化碳大，所以沸點(diǎn)：SiO₂＞CO₂．
B．電負(fù)性順序：B＜C＜D
C．N₂與CO為等電子體，結(jié)構(gòu)相似．
D．穩(wěn)定性：H₂O＞H₂S，水分子更穩(wěn)定的原因是水分子間存在氫鍵．
（3）F離子是人體內(nèi)多種酶的輔因子，人工模擬酶是當(dāng)前研究的熱點(diǎn)．向F的硫酸鹽溶液中通入過(guò)量的C與A形成的氣體X可生成（F（X）₄）²⁺，該離子的結(jié)構(gòu)式為 （用元素符號(hào)表示）．
（4）某化合物與F（Ⅰ）（Ⅰ表示化合價(jià)為+1）結(jié)合形成圖1所示的離子，該離子中碳原子的雜化方式有sp²、sp³．

（5）B單質(zhì)的一種同素異形體的晶胞如圖2所示，則一個(gè)晶胞中所含B原子數(shù)為8．
（6）D與F形成離子個(gè)數(shù)比為1：1的化合物，晶胞與NaCl類似，設(shè)D離子的半徑為a pm，F(xiàn)離子的半徑b pm，求該晶胞的空間利用率$\frac{2π（{a}^{3}+^{3}）}{3（a+b）^{3}}$．

Answer 1

分析 A、B、C、D、E、F原子序數(shù)依次增大的六種元素，它們位于元素周期表的前四周期．A元素能級(jí)個(gè)數(shù)與核外電子數(shù)相等，則A為H元素；B元素含有3個(gè)能級(jí)，且每個(gè)能級(jí)所含的電子數(shù)相同，原子核外電子排布為1s²2s²2p²，則B為C元素；D的原子核外有8個(gè)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)不同的電子，則D為O元素；C原子序數(shù)介于碳、氧之間，則C為N元素；E元素與F元素處于同一周期相鄰的族，它們的原子序數(shù)相差3，應(yīng)處于Ⅷ族及相鄰的族，E元素的基態(tài)原子有4個(gè)未成對(duì)電子，外圍電子排布為3d⁶4s²，則E為Fe，故F為Cu，以此解答該題．

解答 解：A、B、C、D、E、F原子序數(shù)依次增大的六種元素，它們位于元素周期表的前四周期．B元素含有3個(gè)能級(jí)，且每個(gè)能級(jí)所含的電子數(shù)相同，原子核外電子排布為1s²2s²2p²，則B為C元素；D的原子核外有8個(gè)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)不同的電子，則D為O元素；C原子序數(shù)介于碳、氧之間，則C為N元素；E元素與F元素處于同一周期相鄰的族，它們的原子序數(shù)相差3，應(yīng)處于Ⅷ族及相鄰的族，E元素的基態(tài)原子有4個(gè)未成對(duì)電子，外圍電子排布為3d⁶4s²，則E為Fe，故F為Cu，（3）中C與A形成的氣體X，則A為H元素，X為NH₃，
（1）D為O元素，基態(tài)原子的價(jià)層電子排布圖：；F為Cu元素，基態(tài)原子的外圍電子排布式為：3d¹⁰4s¹，
故答案為：；3d¹⁰4s¹；
（2）A．沸點(diǎn)：SiO₂＞CO₂，是由于二氧化硅屬于原子晶體，二氧化碳形成分子晶體，故A錯(cuò)誤；
B．同周期隨原子序數(shù)增大電負(fù)性增大，故電負(fù)性順序：C＜N＜O，故B正確；
C．N₂與CO分子都含有2個(gè)原子、價(jià)電子總數(shù)都是10，二者為等電子體，結(jié)構(gòu)相似，故C正確；
D．穩(wěn)定性：H₂O＞H₂S，是因?yàn)榉墙饘傩設(shè)＞S，與分子之間存在氫鍵無(wú)關(guān)，故D錯(cuò)誤，
故答案為：AD；
（3）C與A形成的氣體X，則A為H元素，X為NH₃，F(xiàn)的硫酸鹽為CuSO₄，向CuSO₄溶液中通入過(guò)量的NH₃可生成[Cu（NH₃）₄]²⁺，該離子的結(jié)構(gòu)式為：，
故答案為：；
（4）雜環(huán)上的碳原子含有3個(gè)σ鍵，沒(méi)有孤對(duì)電子，采用sp²雜化，亞甲基上碳原子含有4個(gè)共價(jià)單鍵，采用sp³雜化，
故答案為：sp²、sp³；
（5）由B單質(zhì)的一種同素異形體的晶胞結(jié)構(gòu)可知，B原子有4個(gè)位于晶胞內(nèi)部，其余B原子位于定點(diǎn)、面心，則一個(gè)晶胞中所含B原子數(shù)為4+8×$\frac{1}{8}$+6×$\frac{1}{2}$=8，
故答案為：8；
（6）O與Cu形成離子個(gè)數(shù)比為1：1的化合物為CuO，晶胞與NaCl類似，其晶胞結(jié)構(gòu)為，晶胞中銅離子數(shù)目=陽(yáng)離子數(shù)目=8×$\frac{1}{8}$+6×$\frac{1}{2}$=4，O^2-離子的半徑為a pm，Cu²⁺離子的半徑b pm，則晶胞中原子總體積=4×（$\frac{4}{3}$πa³+$\frac{4}{3}$πb³）pm³，晶胞棱長(zhǎng)=2（a+b）pm，故晶胞體積=8（a+b）³pm³，故該晶胞的空間利用率=$\frac{4×（\frac{4}{3}π{a}^{3}+\frac{4}{3}π^{3}）p{m}^{3}}{8（a+b）^{3}p{m}^{3}}$=$\frac{2π（{a}^{3}+^{3}）}{3（a+b）^{3}}$，
故答案為：$\frac{2π（{a}^{3}+^{3}）}{3（a+b）^{3}}$；

點(diǎn)評(píng) 本題主要考查物質(zhì)的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)，涉及核外電子排布、電負(fù)性、等電子體、晶體類型與性質(zhì)、配合物、雜化理論、晶胞計(jì)算等，難點(diǎn)是晶胞的計(jì)算，明確各個(gè)字母的含義，題目難度中等．