Question

4．A、B、C、D、E、F、G为原子序数依次增大的前四周期元素．A、F原子的最外层电子数均等于其周期序数．F原子的电子层数是A的3倍； B原子核外电子分处3个不同能级．且每个能级上排布的电子数相同；A与C形成的最简单分子为三角锥形；D原子p轨道上成对电子数等于未成对电子数；E原子核外每个原子轨道上的电子都已成对．E与F同周期；G的原子序数等于A、C、D、F 四种元素原子序数之和．
（1）写出B的基态原子的核外电子排布图；回答E与F原子的第一电离能的大小关系怎样，原因是Mg原子3s能级为全满稳定结构，能量较低；
（2）C₃^-是一种弱酸根离子，请写出两种与C₃^-互为等电子体的分子的化学式N₂O、，CO₂；
（3）A与D形成的A₂D₂分子中D原子的杂化类型为sp³杂化，A与C形成的最简单分子易溶于水的原因氨气分子与水分子之间形成氢键，且氨气分子与水分子均为极性分子，相似相溶；
（4）G的晶体中原子按ABCABCABC（填“ABABAB”或“ABCABCABC”）的    方式堆积而成，G的晶体堆积模型名称面心立方最密堆积；
（5）G的晶体中G原子的配位数为12，空间利用率 为74%；
（6）元素G的一种氯化物的晶胞如图所示，该氯化物的化学式CuCl，两种微粒间最短距离为460.0pm，晶体密度为$\frac{4×99.5}{（\frac{\sqrt{3}}{3}×4×460×1{0}^{-10}）^{3}×6.02×1{0}^{23}}$g/cm³．（列式表示）

Answer 1

分析 A、B、C、D、E、F、G为原子序数依次增大的前四周期元素，A、F原子的最外层电子数均等于其周期序数，F原子的电子层数是A的3倍，则A为H元素，F为Al元素；B原子核外电子分处3个不同能级且每个能级上的电子数相同，则B的核外电子排布为1s²2s²2p²，则B为碳元素；A与C形成的分子为三角锥形，且C的原子序数介于碳、铝之间，所以C为N元素；D原子p轨道上成对的电子总数等于未成对的电子总数，即p轨道上有4个电子，由于D的原子序数小于Al，所以D的核外电子排布为1s²2s²2p⁴，所以D为O元素；E原子核外每个原子轨道上的电子都已成对，E与Al同周期，且原子序数小于F，所以E为Mg元素；G的原子序数等于A、C、D、F 四种元素原子序数之和，则G的原子序数为1+7+8+13=29，故G为Cu，据此解答．

解答 解：A、B、C、D、E、F、G为原子序数依次增大的前四周期元素，A、F原子的最外层电子数均等于其周期序数，F原子的电子层数是A的3倍，则A为H元素，F为Al元素；B原子核外电子分处3个不同能级且每个能级上的电子数相同，则B的核外电子排布为1s²2s²2p²，则B为碳元素；A与C形成的分子为三角锥形，且C的原子序数介于碳、铝之间，所以C为N元素；D原子p轨道上成对的电子总数等于未成对的电子总数，即p轨道上有4个电子，由于D的原子序数小于Al，所以D的核外电子排布为1s²2s²2p⁴，所以D为O元素；E原子核外每个原子轨道上的电子都已成对，E与Al同周期，且原子序数小于F，所以E为Mg元素；G的原子序数等于A、C、D、F 四种元素原子序数之和，则G的原子序数为1+7+8+13=29，故G为Cu．
（1）B的核外电子排布为1s²2s²2p²，则核外电子排布图为，Mg原子3s能级为全满稳定结构，能量较低，第一电离能高于Al，
故答案为：；Mg的第一电离能高于Al；Mg原子3s能级为全满稳定结构，能量较低；
（2）原子总数相等、价电子总数相等的微粒互为电子，与N₃^-互为等电子体的分子的化学式N₂O、CO₂，
故答案为：N₂O、CO₂；
（3）A与D形成的H₂O₂分子中O原子形成2个σ键、含有2对孤电子对，O原子采取sp³杂化，A与C形成的最简单分子为NH₃，氨气分子与水分子之间形成氢键，且氨气分子与水分子均为极性分子，相似相溶，氨气易溶于水，
故答案为：sp³；氨气分子与水分子之间形成氢键，且氨气分子与水分子均为极性分子，相似相溶；
（4）Cu的晶体为面心立方最密堆积，晶体中原子按“ABCABCABC”的 方式堆积而成，
故答案为：ABCABCABC；面心立方最密堆积；
（5）Cu的晶体为面心立方最密堆积，以顶点原子研究，与之最近的Cu原子处于面心，配位数为$\frac{3×8}{2}$=12，面心立方最密堆积的空间利用率 为74%，
故答案为：12；74%；
（6）晶胞中Cu原子数目为4、Cl原子数目为8×$\frac{1}{8}$+6×$\frac{1}{2}$=4，故该氯化物的化学式为CuCl，两种微粒间最短距离为460.0pm，晶胞体对角线长度为4×460.0pm=4×460.0×10^-10 cm，晶胞棱长为$\frac{\sqrt{3}}{3}$×4×460.0×10^-10 cm，晶胞质量为$\frac{4×99.5}{6.02×1{0}^{23}}$g，则晶体密度为$\frac{4×99.5}{6.02×1{0}^{23}}$g÷（$\frac{\sqrt{3}}{3}$×4×460.0×10^-10 cm）³=$\frac{4×99.5}{（\frac{\sqrt{3}}{3}×4×460×1{0}^{-10}）^{3}×6.02×1{0}^{23}}$g/cm³，
故答案为：$\frac{4×99.5}{（\frac{\sqrt{3}}{3}×4×460×1{0}^{-10}）^{3}×6.02×1{0}^{23}}$．

点评 本题是对物质结构与性质的考查，涉及核外电子排布、电离能、等电子体、杂化方式判断、分子结构与性质、晶胞结构与计算，熟记中心常见晶胞结构，（6）中计算为难点，需要学生具备一定空间想象与数学计算能力．