Question

5．A、B、C、D、E、R为原子序数依次增大的六种元素，位于元素周期表的前四周期．B元素原子含有3个能级，且每个能级所含的电子数相同；D的原子核外有8种运动状态不同的电子；E元素与F元素处于同一周期相邻的族，它们的原子序数相差3，且E元素的基态原子3d轨道上有4个未成对电子．请回答下列问题：
（1）写出基态C原子的价层电子排布图，F基态原子的外围电子排布式3d¹⁰4s¹．
（2）下列说法正确的是C（填序号）．
A．二氧化硅的相对分子质量比二氧化碳大，所以沸点：SiO₂＞CO₂
B．第一电离能由小到大的顺序：B＜C＜D
C．N₂与CO为等电子体，结构相似
D．稳定性：H₂O＞H₂S，水分子更稳定的原因是水分子间存在氢键
（3）F元素位于周期表中ds区，其离子是人体内多种酶的辅因子，人工模拟酶是当前研究的热点．向F的硫酸盐溶液中通入过量的C与A形成的气体X可生成[F（X）₄]²⁺，该离子的结构式为（用元素符号表示）．
（4）某化合物与F（I）（I表示化合价为+1）结合形成图1所示的离子，该离子中碳原子的杂化方式为sp²、sp³．
（5）B单质的一种同素异形体的晶胞如图2所示，则一个晶胞中所含B原子的个数为8．
（6）D与F形成离子个数比为1：1的化合物，晶胞与NaCl类似，设D离子的半径为apm，F离子的半径bpm，则该晶胞的空间利用率为$\frac{2π（{a}^{3}+{b}^{3}）}{3（a+b）^{3}}×100%$．

Answer 1

分析 A、B、C、D、E、R为原子序数依次增大的六种元素，位于元素周期表的前四周期，B元素原子含有3个能级，且每个能级所含的电子数相同，则B的核外电子排布式为1s²2s²2p²，则B为C，D的原子核外有8种运动状态不同的电子，则D为O，E元素与F元素处于同一周期相邻的族，它们的原子序数相差3，且E元素的基态原子3d轨道上有4个未成对电子，则E的价电子排布式为3d⁶4s²，则E为Fe，F与E处于同周期，原子序数比E大3，则F为Cu，B为C，D为O，所以C为N，元素处于前四周期，则A为H，据此分析解答．

解答 解：A为H，B为C，C为N，D为O，E为Fe，F为Cu，
（1）基态C原子的价层电子排布式为：2s²2p³，则其价电子排布图为：，
F为Cu，基态外围电子排布式为：3d¹⁰4s¹，
故答案为：；3d¹⁰4s¹；
（2）A．SiO₂是原子晶体，CO₂是分子晶体，原子晶体熔沸点大于分子晶体，则沸点：SiO₂＞CO₂，A项解释不对，故A错误；
B．B为C，C为N，D为O，第一电离能第VA族元素大于相邻主族元素，所以第一电离能N＞O＞C，即B＜D＜C，故B错误；
C．N₂与CO原子数目相同，价电子数目相同，二者为等电子体，结构相似，故C正确；
D．稳定性：H₂O＞H₂S，是因为非金属性O＞S，与分子之间存在氢键无关，故D错误，
故选C；
（3）F为Cu，位于周期表中ds区，C与A形成的气体为NH₃，向F的硫酸盐溶液中通人过量的C与A形成的气体X可生成[F（X）₄]²⁺，形成的是配离子，为[Cu（NH₃）₄]²⁺，NH₃与Cu²⁺之间形成的是配位键，则该离子的结构式为：，
故答案为：；
（4）杂环上的碳原子含有3个σ键，没有孤对电子，采用sp²杂化，亚甲基上碳原子含有4个共价单键，采用sp³杂化，
故答案为：sp²、sp³；
（5）由B单质的一种同素异形体的晶胞结构可知，B原子有4个位于晶胞内部，其余B原子位于定点、面心，则一个晶胞中所含B原子数为4+$8×\frac{1}{8}+6×\frac{1}{2}$=8，
故答案为：8；
（6）O与Cu形成离子个数比为1：1的化合物为CuO，晶胞与NaCl类似，其晶胞结构，晶胞中铜离子数目=阳离子数目=$8×\frac{1}{8}+6×\frac{1}{2}$=4，O^2-离子的半径为a pm，Cu²⁺离子的半径b pm，则晶胞中原子总体积=4×$（\frac{4}{3}π{a}^{3}+\frac{4}{3}π{b}^{3}）p{m}^{3}$，晶胞棱长=2（a+b）pm，故晶胞体积=8（a+b）³pm³，故该晶胞的空间利用率=$\frac{4×（\frac{4}{3}π{a}^{3}+\frac{4}{3}π{b}^{3}）}{8（a+b）^{3}}×100%$=$\frac{2π（{a}^{3}+{b}^{3}）}{3（a+b）^{3}}×100%$，
故答案为：$\frac{2π（{a}^{3}+{b}^{3}）}{3（a+b）^{3}}×100%$．

点评 本题主要考查物质的结构与性质，涉及核外电子排布、电负性、等电子体、晶体类型与性质、配合物、杂化理论、晶胞计算等，难点是晶胞的计算，明确各个字母的含义，题目难度中等．