Question

2．A、B、C、D、E五種元素是周期表中前四周期的元素．只有A、B、C為金屬且同周期，原子序數(shù)A＜B＜C．A、C核外均沒有未成對電子；B原子核外有二個未成對電子和三個空軌道．D原子最外層電子數(shù)是其周期序數(shù)的三倍．E能與D形成化合物ED₂，可用于自來水的消毒．
（1）C的基態(tài)原子的價層電子排布式為3d¹⁰4s²；D和E的電負性大小關系為O＞Cl．（用元素符號表示）
（2）化合物E₂D分子的空間構型為V形，中心原子采用sp³雜化．E與D還可形成三角錐結構的陰離子，該離子的化學式為ClO₃^-，任意寫出一種它的等電子體的化學式為SO₃^2-．
（3）B與E能形成一種化合物BE₄，其熔點：-25℃，沸點：l 36.4℃．則該化合物屬于分子晶體，晶體內含有的作用力類型有分子間作用力、共價鍵．
（4）A、B、D三種元素形成的某晶體的晶胞結構如圖，則晶體的化學式為CaTiO₃．若最近的B與D的原子距離為a cm，該物質的摩爾質量為M g/mol，阿伏加德羅常數(shù)的數(shù)值為N_A，則該晶體的密度為$\frac{\sqrt{2}M}{4{{a}^{3}N}_{A}}$ g/cm³．

Answer 1

分析 A、B、C為金屬且同周期，原子序數(shù)A＜B＜C，A、C核外均沒有未成對電子，據(jù)此判斷A、B、C不能為前三周期元素，因為第一周期只有兩種元素，第二周期只有2種金屬元素，第三周期中Na與Al均存在未成對電子，故A、B、C為第四周期元素，B原子核外有二個未成對電子和三個空軌道，核外電子排布為：[Ar]4s²3d²，故B為22號元素：鈦；
A、C核外均沒有未成對電子，原子序數(shù)A＜B＜C，故A為鈣元素，C為鋅元素；
E能與D形成化合物ED₂，可用于自來水的消毒，且ED均為非金屬元素，故E為氯元素，D為氧元素，據(jù)此解答各小題即可；
（1）依據(jù)元素書寫價電子排布，元素的非金屬性越強，其電負性越大；
（2）依據(jù)價層電子互斥理論計算判斷即可；依據(jù)等電子體概念書寫；
（3）依據(jù)熔沸點較低得出是分子晶體，依據(jù)分子晶體判斷分子間作用力以及化學鍵；
（4）依據(jù)均攤法計算化學式，依據(jù)一個晶胞的質量與體積和密度的關系計算密度．

解答 解：A、B、C為金屬且同周期，原子序數(shù)A＜B＜C，A、C核外均沒有未成對電子，據(jù)此判斷A、B、C不能為前三周期元素，因為第一周期只有兩種元素，第二周期只有2種金屬元素，第三周期中Na與Al均存在未成對電子，故A、B、C為第四周期元素，B原子核外有二個未成對電子和三個空軌道，核外電子排布為：[Ar]4s²3d²，故B為22號元素：鈦；
A、C核外均沒有未成對電子，原子序數(shù)A＜B＜C，故A為鈣元素，C為鋅元素；
E能與D形成化合物ED₂，可用于自來水的消毒，且ED均為非金屬元素，故E為氯元素，D為氧元素，
（1）C為鋅，Zn的基態(tài)原子的價層電子排布式為：3d¹⁰4s²，元素的非金屬性越強，其電負性越大，由于非金屬性O＞Cl，故O和Cl的電負性大小關系為：O＞Cl，
故答案為：3d¹⁰4s²；O；Cl；
（2）化合物E₂D為Cl₂O，Cl₂O分子中中心原子Cl的價電子對數(shù)為$\frac{7+1}{2}$=4，中心原子有2對孤電子對，2對σ鍵，根據(jù)價層電子對互斥理論，空間構型為V型，依據(jù)sp³雜化，Cl與O形成三角錐結構的陰離子為：ClO₃^-，它的等電子體的化學式為：SO₃^2-，故答案為：V形；sp³；ClO₃^-；SO₃^2-；
（3）由題意得出：Ti與Cl形成的化合物為TiCl₄，熔點低，沸點低，故該化合物應屬于分子晶體，晶體內存在Ti-Cl共價鍵，分子晶體中存在分子間作用力，
故答案為：分子；分子鍵作用力、共價鍵；
（4）依據(jù)晶胞結構圖可知，晶胞中含有Ca為：1，含有Ti為：8×$\frac{1}{8}$=1，含有O為：6×$\frac{1}{2}$=3，故該晶胞的化學式為：CaTiO₃，若最近的Ti與O的原子距離為a cm，那么Ti與Ti的距離即為$\sqrt{2}$a，那么該晶胞的體積為：$（2\sqrt{2}a）^{3}$，該物質的摩爾質量為M g/mol，阿伏加德羅常數(shù)的數(shù)值為N_A，則該晶體的密度為：$\frac{M}{{N}_{A}×（2\sqrt{2}a）^{3}}=\frac{\sqrt{2}M}{{N}_{A}×4{a}^{3}}$，故答案為：CaTiO₃；$\frac{\sqrt{2}M}{4{a}^{3}{N}_{A}}$．

點評 本題主要考查的是位置結構性質的關系與應用，涉及晶體類型判斷、晶胞計算、雜化類型判斷、等電子體等，綜合性較強，有一定難度．