Question

【題目】核電荷數(shù)依次增大的A、B、C、D、E、F都是周期表中前四周期的元素，其中A、B、C是同一周期的非金屬元素。化合物DC的晶體為離子晶體，D的二價陽離子與C的陰離子具有相同的電子層結(jié)構(gòu)，AC2為非極性分子，B、C的氫化物的沸點比它們同族相鄰周期元素氫化物的沸點高，E原子的一種核素的質(zhì)量數(shù)為49，中子數(shù)為27。F元素是第四周期元素中未成對電子數(shù)最多的元素，FCl3能與B、C的氫化物形成六配位的配合物，且兩種配體的物質(zhì)的量之比為2∶1，1mol配合物與足量的AgNO3溶液反應(yīng)能立即生成3molAgCl。請根據(jù)以上情況，回答下列問題：（答題時需用元素符號表示）

（1）B氫化物與HCl反應(yīng)生成的含有B元素粒子的空間構(gòu)型是___________；F元素原子的最外層電子數(shù)為________個。

（2）B3-離子分別與AC2及由B、C組成的氣態(tài)化合物互為等電子體，則B、C組成的化合物化學式為_______________；B3-離子還可以和某一價陰離子互為等電子體，該陰離子電子式為_________，這種陰離子常用于檢驗日常生活中的一種金屬陽離子，則金屬陽離子符號為_________。

（3）B元素與同周期相鄰元素的第一電離能由小到大的順序為_______________。

（4）B的最高價氧化物對應(yīng)的水化物的稀溶液與D的單質(zhì)反應(yīng)時，B被還原到最低價，該反應(yīng)中氧化劑與還原劑的物質(zhì)的量之比是_______________。

（5）F3+的核外電子排布式是_________________________，FCl3形成的六配位的配合物化學式為________________________。

（6）E的一種氧化物晶胞結(jié)構(gòu)（長方體）如圖所示，該氧化物的化學式為__________；若該晶胞的三個晶胞參數(shù)分別為：apm、bpm、cpm。則該氧化物的密度為____________g/cm3。(寫出表達式即可)

Answer 1

【答案】正四面體形 1 N2O Fe3+ C＜O＜N 1:4 1s22s22p63s23p63d3或[Ar]3d3 [Cr(NH3)4(H2O)2]Cl3 TiO2

【解析】

A、B、C、D、E、F都是周期表中前四周期的元素，它們的核電荷數(shù)A＜B＜C＜D＜E＜F�；�合物DC的晶體為離子晶體，D的二價陽離子與C的陰離子具有相同的電子層結(jié)構(gòu)，C形成-2價陰離子，且D位于C的下一周期，B、C的氫化物的沸點比它們同族相鄰周期元素氫化物的沸點高，分子中存在氫鍵，C形成-2價陰離子，則C為氧元素，故D為鎂元素；核電荷數(shù)B＜C，則B為氮元素；A、B、C是同一周期的非金屬元素，AC2為非極性分子，則A為碳元素；E原子的一種核素的質(zhì)量數(shù)為49，中子數(shù)為27，則質(zhì)子數(shù)為22，E為Ti元素。F元素是第四周期元素中未成對電子數(shù)最多的元素，原子核外電子排布為：1s22s22p63s23p63d54s1，則F為Cr元素；CrCl3能與NH3、H2O形成六配位的配合物，且兩種配體的物質(zhì)的量之比為2：1，則配體中有4個NH3、2個H2O，1mol配合物與足量的AgNO3溶液反應(yīng)能立即生成3molAgCl，說明三個氯離子位于外界，該配合物為[Cr(NH3)4(H2O)2]Cl3，據(jù)此分析解題。

由分析知：A為C元素、B為N元素、C為O元素、D為Mg元素、E為Ti元素、F為Cr元素；

(1)N元素氫化物與HCl反應(yīng)生成的含有N元素粒子為NH4+，分子中N原子價層電子對數(shù)=4+=4、N原子為sp3雜化，不含孤對電子，故其空間構(gòu)型是正四面體；F為Cr，原子核外電子排布為1s22s22p63s23p63d54s1，元素原子的最外層電子數(shù)為1個；

(2)N3-離子分別與CO2、由N、O組成的氣態(tài)化合物互為等電子體，則N、O組成的化合物化學式為N2O；N3-離子還可以和一價陰離子互為等電子體，根據(jù)價電子總數(shù)相等，用S、C原子代替2個N原子可知該陰離子為SCN-，結(jié)構(gòu)與CO2類似，這陰離子電子式為，這種陰離子常用于檢驗日常生活中的一種金屬陽離子，這金屬陽離子符號為Fe3+；

(3)同周期自左而右第一電離能呈增大趨勢，氮元素原子2p能級有3個電子，處于半滿穩(wěn)定狀態(tài)，電子能量低，氮元素第一電離能高于相鄰的元素的，所以第一電離能由小到大的順序為C＜O＜N；

(4)B的最高價氧化物對應(yīng)的水化物為HNO3，D的單質(zhì)為Mg，HNO3稀溶液與Mg反應(yīng)時，N元素被還原到最低價，則生成NH4NO3，Mg被氧化為Mg(NO3)2，令NH4NO3，Mg(NO3)2的化學計量數(shù)分別為x、y，則根據(jù)電子轉(zhuǎn)移守恒有[5-(-3)]×x=2y，所以x：y=4：1，該反應(yīng)的化學方程式是4Mg+10HNO3=4Mg(NO3)2+NH4NO3+3H2O，所以該反應(yīng)中氧化劑與還原劑的物質(zhì)的量之比是1:4；

(5)Cr原子核外電子排布為：1s2222p63s23p63d54s1，Cr原子失去4s能級1個電子、3d能級2個電子形成Cr3+，Cr3+的核外電子排布式是1s22s22p63s23p63d3，由上述分析可知，CrCl3形成的六配位的配合物化學式為[Cr(NH3)4(H2O)2]Cl3；

(6)由可知，晶胞中Ti原子位于體心與頂點上，O原子位于上下兩個面上及體內(nèi)(有2個)，故晶胞中Ti元素數(shù)目=1+8×=2、O原子數(shù)目=2+4×=4，故該化合物化學式為TiO2，晶胞質(zhì)量=2×g，若晶胞中參數(shù)分別為apm、bpm、cpm，則晶胞的體積=a×10-10cm×b×10-10cm×c×10-10cm=abc×10-30cm3，該晶體的密度==g/cm3。