Question

已知A、B、C、D、M、W六种元素的原子序数依次递增，都位于前四周期．其中A、D原子的最外层电子数均等于其周期序数，且D原子的电子层数是A的3倍；B原子核外电子有6种不同的运动状态，且S轨道电子数是P轨道电子数的两倍；C原子L层上有2对成对电子．M和W均有“生物金属”之称，M⁴⁺离子和氩原子的核外电子排布相同；W处于周期表中第8列．请回答下列问题：

（1）1mol B₂A₂分子中含σ键的数目是

 

．
（2）BC₂在高温高压下所形成的晶体其晶胞（晶体中最基本的重复单元）如图1所示．则该晶体的类型属于

 

晶体（选填“分子”、“原子”、“离子”或“金属”）；该晶体中B原子轨道的杂化类型为

 

．
（3）“生物金属”M内部原子的堆积方式与铜相同，都是面心立方堆积方式，如图2．则晶胞中M原子的配位数为

 

；若该晶胞的密度为ρ g/cm³，阿伏加德罗常数为N_A，M原子的摩尔质量为Mr g/mol，则该晶胞的“边长”为

 

cm．
（4）“生物金属”W元素应用广泛，如人体内W元素的含量偏低，则会影响O₂在体内的正常运输．已知W²⁺与KCN溶液反应得W（CN）₂沉淀，当加入过量KCN溶液时沉淀溶解，生成配合物，其配离子结构如图3所示．
①W元素基态原子价电子排布式为

 

．
②已知CN-与

 

（一种分子）互为等电子体，则1个CN-中π键数目为

 

．
（5）光谱证实单质D与强碱溶液反应有[D（OH）₄]^-生成，则[D（OH）₄]^-中存在

 

．
a．共价键         b．配位键         c．σ键         d．π键．

Answer 1

考点：晶胞的计算,原子核外电子排布,共价键的形成及共价键的主要类型,“等电子原理”的应用,原子轨道杂化方式及杂化类型判断

专题：化学键与晶体结构

分析：A、B、C、D、E五种元素的原子序数依次增大，B原子核外电子有6种不同的运动状态，S轨道电子数是P轨道电子数的两倍，则B原子核外有6个电子，则B为碳元素；C原子L层上有2对成对电子，则D原子电子排布式为1s²2s²2p⁴，所以C为氧元素；原子序数A＜B，B为碳元素，A原子的最外层电子数等于其周期序数，则A为氢元素；D原子的最外层电子数等于其周期序数，D原子的电子层数是A的3倍，D为铝元素，M⁴⁺离子和氩原子的核外电子排布相同，则M为22号元素，是钛元素，W处于周期表中第8列，则为第ⅥⅡ族元素，且位于前四周期，则可知W为铁元素，据此答题．

解答： 解：A、B、C、D、E五种元素的原子序数依次增大，B原子核外电子有6种不同的运动状态，S轨道电子数是P轨道电子数的两倍，则B原子核外有6个电子，则B为碳元素；C原子L层上有2对成对电子，则D原子电子排布式为1s²2s²2p⁴，所以C为氧元素；原子序数A＜B，B为碳元素，A原子的最外层电子数等于其周期序数，则A为氢元素；D原子的最外层电子数等于其周期序数，D原子的电子层数是A的3倍，D为铝元素，M⁴⁺离子和氩原子的核外电子排布相同，则M为22号元素，是钛元素，W处于周期表中第8列，则为第ⅥⅡ族元素，且位于前四周期，则可知W为铁元素，所以A为氢元素；B为碳元素；C为氧元素；D为铝元素；M为钛元素；W为铁元素；
（1）B₂A₂为C₂H₂，C₂H₂的结构式为H-C≡CH，单键为δ键，三键含有1个δ键、2个π键，1个C₂H₂分子中含有3个δ键，所以l molC₂H₂分子中含σ键的数目是3 N_A（或1.806×10²⁴），故答案为：3 N_A（或1.806×10²⁴）．
（2）BD₂是CO₂，由晶体结构图可知，大球为碳原子，小球为氧原子，每个碳原子周围有4个氧原子，每个氧原子周围有2个碳原子，晶体中不存在CO₂分子，故在高温高压下所形成的晶体为原子晶体，该晶体中C原子轨道的杂化数为4，碳原子采取sp³杂化，故答案为：原子；sp³；
（3）金属钛是面心立方堆积方式，以立方体顶点的钛原子为例，距离它最近的钛原子分布在与之相连的面的面心上，这样的面有12个，所以钛的配位数为12，在每个钛的晶胞中含有钛原子数为8×

1

8

+6×

1

2

=4，设晶胞的连长为a，根据ρ=

m

V

有，ρ=

4Mr NA

a3

，所以a=

3	4Mr ρNA

，故答案为：12；

3	4Mr ρNA

；

（4）①Fe是26号元素，基态原子价电子排布式为3d⁶4s²，故答案为：3d⁶4s²；
②将C原子及1个电子用“N”代换可得CN^-等电子体分子N₂；CN^-中存在C≡N三键，三键中有1个σ键，2个π键，所以1个CN^-中π键数目为2，故答案为：N₂；2；
（5）E为铝元素，光谱证实单质E与强碱溶液反应有[Al（OH）₄]^-生成，[Al（OH）₄]^-中氧原子与氢原子之间为共价键，是单键，属于δ键，铝离子与氢氧根离子之间形成配位键，配位键也属于共价键．所以，[Al（OH）₄]^-中存在共价键、配位键、δ键，
故选：abc．

点评：本题以元素推断为载体，考查原子结构、电负性、电离能、化学键与晶体结构、晶胞的计算等知识，是对所学知识的综合考查与运用，难度不大，根据结构推断元素是解题关键．