Question

4．A到F是原子序數(shù)依次增大的前四周期元素：

A	A是原子半徑最小的元素
B	B基態(tài)原子的價層電子排布式為nsnnpn
D	D原子最外層電子數(shù)是次外層電子數(shù)的三倍
E	C的三價陰離子和E的二價陽離子具有相同的電子層結構
F	F元素的基態(tài)原子有六個成單電子

回答下列問題：
（1）寫出E、F的元素符號Mg、Cr，B、C、D元素的第一電離能由大到小的順序為N＞O＞C（用元素符號表示），A元素分別與B、D元素形成的兩種微粒都具有與NH₃相似的結構，屬于等電子體，它們的化學式依次是CH₃^-、H₃O⁺．
（2）在CH₃Cl、C₆H₆、HCHO、CH₃OH、CH≡CH中，碳原子采取sp²雜化的有C₆H₆、HCHO；應用價層電子對互斥理論，預測COCl₂的空間構型為平面三角形．
（3）F元素的原子基態(tài)價層電子排布圖是．
（4）E單質晶體中原子的堆積模型如圖，晶胞是圖中的c（填“a”、“b”或“c”）；配位數(shù)是12‘若緊鄰的四個E原子的中心連線構成的幾何體的體積是Vcm³，E單質的密度為ρg•cm^-3，則E的相對原子質量是計算式是6N_A•V•ρ．

Answer 1

分析 A是原子半徑最小的元素，則A為H元素；B基態(tài)原子的價層電子排布式為nsⁿnpⁿ，s能級容積2個電子，則n=2，故B為碳元素；D原子最外層電子數(shù)是次外層電子數(shù)的三倍，原子核外只能有2個電子層，最外層電子數(shù)為6，故D為O元素；C的原子序數(shù)介于碳、氧之間，則C為N元素；C的三價陰離子和E的二價陽離子具有相同的電子層結構，則E為Mg；F元素的基態(tài)原子有六個成單電子，外圍電子排布式為3d⁵4s¹，則F為Cr．
（1）同周期隨原子序數(shù)增大，元素第一電離能呈增大趨勢，氮元素原子2p能級為半滿穩(wěn)定狀態(tài)，能量較低，第一電離能高于同周期相鄰元素的；
原子數(shù)目相等、價電子總數(shù)也相等的微�；�為等電子體；
（2）碳原子采取sp²雜化，雜化軌道數(shù)目為3，而雜化軌道數(shù)目=σ鍵+孤對電子；計算COCl₂中C原子孤電子對數(shù)、價層電子對數(shù)確定空間構型；
（3）F原子外圍電子排布式為3d⁵4s¹，結合泡利原理、洪特規(guī)則特例畫出基態(tài)價層電子排布圖；
（4）鎂單質晶體中原子的堆積方式是按ABABABAB…的方式堆積，單質晶體中原子為六方密堆積，配位數(shù)是12，根據(jù)晶胞的結構可知緊鄰的四個鎂原子的中心連線構成的幾何體為正四面體，正四面體的該高為晶胞的$\frac{1}{2}$，可推知四面體的體積為整個晶胞的$\frac{1}{12}$，根據(jù)均攤法計算晶胞中Mg原子數(shù)目，表示出晶胞質量，結合ρ=$\frac{m}{V}$計算晶胞密度．

解答 解：A是原子半徑最小的元素，則A為H元素；B基態(tài)原子的價層電子排布式為nsⁿnpⁿ，s能級容積2個電子，則n=2，故B為碳元素；D原子最外層電子數(shù)是次外層電子數(shù)的三倍，原子核外只能有2個電子層，最外層電子數(shù)為6，故D為O元素；C的原子序數(shù)介于碳、氧之間，則C為N元素；C的三價陰離子和E的二價陽離子具有相同的電子層結構，則E為Mg；F元素的基態(tài)原子有六個成單電子，外圍電子排布式為3d⁵4s¹，則F為Cr．
（1）E、F的元素符號分別為Mg、Cr，同周期隨原子序數(shù)增大，元素第一電離能呈增大趨勢，氮元素原子2p能級為半滿穩(wěn)定狀態(tài)，能量較低，第一電離能高于同周期相鄰元素的，故第一電離能由大到小的順序為 N＞O＞C，A（氫）元素分別與B（碳）、D（氧）元素形成的兩種微粒都具有與NH₃相似的結構，屬于等電子體，它們的化學式依次是CH₃^-、H₃O⁺，
故答案為：Mg、Cr；N＞O＞C；CH₃^-、H₃O⁺；
（2）在CH₃Cl、CH₃OH中碳原子形成4個σ鍵，C₆H₆、HCHO中碳原子形成3個σ鍵，CH≡CH中碳原子形成2個σ鍵，各物質中碳原子均沒有孤對電子，碳原子采取sp²雜化的有：C₆H₆、HCHO，COCl₂的C原子孤電子對數(shù)=$\frac{4-2-1×2}{2}$=0，價層電子對數(shù)=3+0=3，空間構型為平面三角形，
故答案為：C₆H₆、HCHO；平面三角形；
（3）F原子外圍電子排布式為3d⁵4s¹，基態(tài)價層電子排布圖是：，
故答案為：；
（4）E為Mg，鎂單質晶體中原子的堆積方式是按ABABABAB…的方式堆積，單質晶體中原子為六方密堆積，晶胞是圖中的c；配位數(shù)是12，根據(jù)晶胞的結構可知緊鄰的四個鎂原子的中心連線構成的幾何體為正四面體，正四面體的該高為晶胞的$\frac{1}{2}$，可推知四面體的體積為整個晶胞的$\frac{1}{12}$，而晶胞中含有的鎂原子數(shù)為1+$\frac{1}{8}$=2，根據(jù)ρ=$\frac{\frac{2Mr}{{N}_{A}}}{12V}$，則有M_r=6N_A•V•ρ，
故答案為：c； 12；6N_A•V•ρ．

點評 本題是對物質結構與性質的考查，涉及核外電子排布、電離能、等電子體、雜化軌道、價層電子對互斥理論、晶胞計算等，（4）中計算為易錯點、難點，需要學生具備一定的空間想象與數(shù)學計算能力．