Question

2．A、B、C、D、E、F六种元素的原子序数依次增大．A的最高正价和最低负价的绝对值相等．B的基态原子有3个不同的能级且各能级中电子数相等．D的基态原子与B的基态原子的未成对电子数目相同，E的基态原子的s能级的电子总数与p能级的电子数相等，F的基态原子的3d轨道电子数是4s电子数的4倍．请回答下列问题：
（1）F的基态原了价电子排布式为1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁸4s²；
（2）B、C、D、E的原子的第一电离能由小到大的顺序为Mg＜C＜O＜N；．（用元素符号回答）
（3）下列关于B₂A₂分子和A₂D₂分子的说法正确的是E；
A．分子中都含有σ键和π键
B．中心原子都sp杂化
C．都是含极性键和非极性键的非极性分子
D．互为等电子体
E．B₂A₂分子的沸点明显低于A₂D₂分子
（4）F²⁺能与BD分子形成[F（BD）₄]²⁺，其原因是BD分子中含有孤电子对；
（5）B的多种同素异形体中，熔点最高的两种物质，金刚石的熔点＞石墨的熔点（填物质名称）理由是金刚石是原子晶体而石墨是混合型晶体；
（6）由B、E、F三种元素形成的一种具有超导性的晶体，晶胞如图所示．B位于E和F原子紧密堆积所形成的空隙当中．与一个F原子距离最近的F原子的数目为8，该晶体的化学式为MgNi₃C；若该晶体的相对分子质量为M，阿伏加德罗常数为N_A，B、E、F三种元素的原子半径分别为r₁pm、r₂pm、r₃pm，则该晶体的密度表达式为$\frac{1{0}^{3}M}{2\sqrt{2}（{r}_{2}+{r}_{3}）^{3}•{N}_{A}}$g•cm³．

Answer 1

分析 A、B、C、D、E、F六种元素的原子序数依次增大．其中B的基态原子有3个不同的能级，且各能级中的电子数相等，原子核外电子排布式为1s²2s²2p²，故B为碳元素；A的最高正价和最低负价的绝对值相等，原子序数大于碳，故A为H元素；E的基态原子的s能级的电子总数与p能级的电子数相等，原子核外电子排布式为1s²2s²2p⁴或1s²2s²2p⁶3s²，D的基态原子与B的基态原子的未成对电子数目相同，D的原子序数小于E，原子核外电子排布只能为1s²2s²2p⁴，则D为O元素，故E为Mg，而C的原子序数介于碳、氧之间，则C为N元素；F的基态原子的3d轨道电子数是4s电子数的4倍，4s电子只能有2个电子层，故原子核外电子排布为1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁸4s²，故F为Ni，据此解答．

解答 解：A、B、C、D、E、F六种元素的原子序数依次增大．其中B的基态原子有3个不同的能级，且各能级中的电子数相等，原子核外电子排布式为1s²2s²2p²，故B为碳元素；A的最高正价和最低负价的绝对值相等，原子序数大于碳，故A为H元素；E的基态原子的s能级的电子总数与p能级的电子数相等，原子核外电子排布式为1s²2s²2p⁴或1s²2s²2p⁶3s²，D的基态原子与B的基态原子的未成对电子数目相同，D的原子序数小于E，原子核外电子排布只能为1s²2s²2p⁴，则D为O元素，故E为Mg，而C的原子序数介于碳、氧之间，则C为N元素；F的基态原子的3d轨道电子数是4s电子数的4倍，4s电子只能有2个电子层，故原子核外电子排布为1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁸4s²，故F为Ni，
（1）F的基态原子的3d轨道电子数是4s电子数的4倍，4s电子只能有2个电子层，3d能级有8个电子，故原子核外电子排布为1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁸4s²，
故答案为：1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁸4s²；
（2）C、N、O、Mg四种元素，Mg属于金属，第一电离能最小，C、N、O同周期，随原子序数增大的第一电离能呈增大趋势，但N元素2p能级容纳3个电子，处于半满稳定状态，能量较低，第一电离能高于同周期相邻元素，故第一电离能由小到大的顺序为Mg＜C＜O＜N，
故答案为：Mg＜C＜O＜N；
（3）A．C₂H₂分子中含有C≡C三键、C-H键，含有σ键和π键，而H₂O₂分子为H-O-O-H，只含有σ键，故A错误；
B．C₂H₂分子中C原子成2个σ键、没有孤对电子，杂化轨道数目为2，采取sp杂化，H₂O₂分子中O原子成2个σ键、含有2对孤电子对，杂化轨道数目为4，采取sp³杂化，故B错误；
C．C₂H₂是直线型对称结构，是非极性分子，而H₂O₂分子是展开书页形结构，属于极性分子，故C错误；
D．C₂H₂分子、H₂O₂分子含有电子总数或价电子总数不相等，不是等电子体，故D错误；
E．C₂H₂常温下为气态，而H₂O₂常温下为液态，故E正确，
故选答案为：E；
（4）Ni²⁺能与CO分子通过配位键形成[Ni（CO）₄]²⁺，其原因是CO分子中含有孤电子对，故答案为：孤电子对；
（5）C的多种同素异形体中，熔点最高的两种物质是金刚石和石墨，金刚石熔点高于石墨，金刚石是原子晶体而石墨是混合型晶体，故答案为：金刚石；石墨；金刚石是原子晶体而石墨是混合型晶体；
（6）以上底面面心F原子研究，与之距离最近的F原子位于晶胞两个侧面及前后面面心上，而晶胞上底面为上层晶胞的下底面，故与之最近的F原子有8个；
由晶胞晶胞可知，晶胞中C原子数目=1、Ni元素数目=6×$\frac{1}{2}$=3、Mg原子数目=8×$\frac{1}{8}$=1，故该晶体的化学式为MgNi₃C；
晶胞质量=$\frac{M}{{N}_{A}}$g，上底面对角线长度=（2r₂+2r₃）pm=（2r₂+2r₃）×10^-10cm，故晶胞棱长=$\frac{\sqrt{2}}{2}$×（2r₂+2r₃）×10^-10cm=$\sqrt{2}$（r₂+r₃）×10^-10cm，晶胞体积=[$\sqrt{2}$（r₂+r₃）×10^-10cm]³=2$\sqrt{2}$（r₂+r₃）³×10^-30cm³，故晶胞密度=$\frac{\frac{M}{{N}_{A}}g}{2\sqrt{2}（{r}_{2}+{r}_{3}）^{3}×1{0}^{-30}c{m}^{3}}$g．cm^-3=$\frac{1{0}^{3}M}{2\sqrt{2}（{r}_{2}+{r}_{3}）^{3}•{N}_{A}}$g．cm^-3，
故答案为：8；MgNi₃C；$\frac{1{0}^{3}M}{2\sqrt{2}（{r}_{2}+{r}_{3}）^{3}•{N}_{A}}$．

点评 本题考查物质结构与性质，涉及核外电子排布、电离能、分子结构与性质、配合物、晶胞结构与计算等，学生要熟练掌握基础知识，并能迁移运用，（6）中晶胞结构与计算，为易错点，需要学生具有一定的空间想象与数学计算能力，难度中等．