Question

18．已知 A、B、C、D是原子序数依次增大的四种短周期主族元素，A的周期数等于其主族序数，B原子的价电子排布为nsⁿnpⁿ，D是地壳中含量最多的元素．E是第四周期的p区元素且最外层只有2对成对电子，F元素的基态原子第四能层只有一个电子，其它能层均已充满电子．
（1）基态E原子的价电子排布图．
（2）B、C、D三元素第一电离能由大到小的顺序为N＞O＞C（用元素符号表示）
（3）BD₃^2-中心原子杂化轨道的类型为sp²杂化；CA₄⁺的空间构型为正四面体（用文字描述）．
（4）1mol BC^-中含有π键的数目为2N_A．
（5）D、E元素最简单氢化物的稳定性H₂O＞H₂Se（填化学式），理由是H₂O中共价键的键能高于H₂Se．
（6）C、F两元素形成的某化合物的晶胞结构如右图所示，则该化合物的化学式是Cu₃N，C原子的配位数是6．若相邻C原子和F原子间的距离为a cm，阿伏伽德罗常数为N_A，则该晶体的密度为$\frac{103}{4{a}^{3}{N}_{A}}$g/cm³（用含a、N_A的符号表示）．

Answer 1

分析 A的周期数等于其主族序数，应为H元素，B原子的价电子排布为nsⁿnpⁿ，n=2，应为C元素，D是地壳中含量最多的元素，应为O元素，则C为N元素，E是第四周期的p区元素且最外层只有2对成对电子，应为Se元素，F元素的基态原子第四能层只有一个电子，其它能层均已充满电子，为Cu元素，以此解答该题．

解答 解：A的周期数等于其主族序数，应为H元素，B原子的价电子排布为nsⁿnpⁿ，n=2，应为C元素，D是地壳中含量最多的元素，应为O元素，则C为N元素，E是第四周期的p区元素且最外层只有2对成对电子，应为Se元素，F元素的基态原子第四能层只有一个电子，其它能层均已充满电子，为Cu元素，
（1）由以上分析可知E为Se元素，最外层有6个电子，价电子排布图为，故答案为：；
（2）同周期元素从左到由元素的第一电离能逐渐增大，由于O原子核外价电子排布式2s²2p⁴，而N原子核外价电子排布式2s²2p³，2p亚层属于半充满的稳定结构，难失去一个电子，因此第一电离能较大的为N元素，则顺序为N＞O＞C，故答案为：N＞O＞C；
（3）CO₃^2-中心原子形成3个σ键，孤电子对数为$\frac{6-2×3}{2}$=0，杂化轨道的类型为sp²，NH₄⁺中心原子形成4个σ键，空间构型为正四面体，
故答案为：sp²；正四面体；
（4）CN^-与N₂为等电子体，含有C≡N键，则1mol BC^-中含有π键的数目为2N_A，故答案为：2；
（5）非金属性O＞S，元素的非金属性越强，键能越大，对应的氢化物越稳定，则H₂O＞H₂Se，故答案为：H₂O；H₂Se；H₂O中共价键的键能高于H₂Se；
（6）由晶胞结构可知，N原子位于定点，个数为8×$\frac{1}{8}$=1，Cu位于棱，个数为12×$\frac{1}{4}$=3，则化学式为Cu₃N，晶胞中位于定点和棱心的位置最近，则N原子的配位数是6，
若相邻C原子和F原子间的距离为a cm，则边长为2acm，晶胞的体积为8a³cm³，晶胞的质量为$\frac{206}{{N}_{A}}$g，则密度为$\frac{\frac{206}{{{N}_{A}}_{\;}}}{8{a}^{3}}$g/cm³=$\frac{103}{4{a}^{3}{N}_{A}}$g/cm³，
故答案为：Cu₃N； 6；$\frac{103}{4{a}^{3}{N}_{A}}$．

点评 本题考查物质的结构与性质，为高频考点，侧重于学生的分析、计算能力的考查，题目注重对电子排布、晶体类型、熔沸点比较、晶胞计算常考考点的训练，难度中等，注意把握晶胞的计算．