Question

已知A、B、C、D、E、F为周期表前四周期原子序数依次增大的六种元素．其中A是元素周期表中原子半径最小的元素，B原子最外层电子数是内层电子数的2倍．D、E为同主族元素，且E的原子序数为D的2倍．F元素在地壳中含量位于金属元素的第二位．试回答下列问题：
（1）F元素价层电子排布式为______．
（2）关于B₂A₂的下列说法中正确的是______．
A．B₂A₂中的所有原子都满足8电子结构
B．每个B₂A₂分子中σ键和π键数目比为1：1
C．B₂A₂是由极性键和非极性键形成的非极性分子
D．B₂A₂分子中的B-A键属于s-spσ键
（3）B和D形成的一种三原子分子与C和D形成的一种化合物互为等电子体，则满足上述条件的B和D形成的化合物的空间构型是______．
（4）C元素原子的第一电离能比B、D两元素原子的第一电离能高的主要原因______．
（5）A与D可以形成原子个数比分别为2：1，1：1的两种化合物X和Y，其中 Y含有______ 键（填“极性键”“非极性键”），A与C组成的两种化合物M和N所含的电子数分别与X、Y相 等，则M的电子式为______，N的结构式为______．
（6）E的氢化物的价层电子对互斥理论模型为______，E 原 子的杂化方式为______杂化．
（7）F单质的晶体在不同温度下有两种堆积方式，晶胞分别如右图所示．面心立方晶胞和体心立方晶胞的棱边长分别为acm、bcm，则F单质的面心立方晶胞和体心立方晶胞的密度之比为______，F原子配位数之比为______．

Answer 1

【答案】分析：已知A、B、C、D、E、F为周期表前四周期原子序数依次增大的六种元素．其中A是元素周期表中原子半径最小的元素，A为氢元素，B原子最外层电子数是内层电子数的2倍，B有2个电子层，最外层电子数为4，故B为碳元素，D、E为同主族元素，且E的原子序数为D的2倍，D为氧元素，E为硫元素，故C为氮元素，F元素在地壳中含量位于金属元素的第二位，F为Fe元素，
（1）根据核外电子排布规律书写Fe元素价层电子排布式；
（2）B₂A₂为C₂H₂，分子中H原子不满足8电子结构，含有2个C-H键、1个C≡C三键，单键为σ键，三键中含有1个σ键、2个π键．C-H为极性键，C≡C三键是非极性键，为对称结构，属于非极性分子．分子中C原子采取sp杂化，故C-H键为s-spσ键．
（3）B和D形成的一种三原子分子与C和D形成的一种化合物互为等电子体，则为CO₂与N₂O，CO₂是直线型；
（4）N元素原子2p能级有3个电子，为半满稳定状态，能量较低；
（5）A与D可以形成原子个数比分别为2：1，1：1的两种化合物X和Y，X为H₂O，Y为H₂O₂，Y中含有O-H键与O-O键；
A与C组成的两种化合物M和N所含的电子数分别与X、Y相，则M为NH₃，N为N₂H₄；
（6）E的氢化物为H₂S，S原子成2个S-H键，含有2对孤电子对，价层电子对为4；
（7）晶胞的体积V=r³（r为棱长），计算晶胞中含有Fe原子数目，Vρ=N（N代表晶胞中Fe原子数目），据此计算密度之比；
面心立方晶胞中，以顶点的Fe分析，与之最近的Fe原子位于面心上，每个Fe原子周围有12个Fe原子，体心立方晶胞中以体心的Fe分析，与之最近的Fe原子处于顶点上，每个Fe原子周围有8个Fe原子，据此解答．
解答：解：已知A、B、C、D、E、F为周期表前四周期原子序数依次增大的六种元素．其中A是元素周期表中原子半径最小的元素，A为氢元素，B原子最外层电子数是内层电子数的2倍，B有2个电子层，最外层电子数为4，故B为碳元素，D、E为同主族元素，且E的原子序数为D的2倍，D为氧元素，E为硫元素，故C为氮元素，F元素在地壳中含量位于金属元素的第二位，F为Fe元素，
（1）Fe元素是26号元素，价层电子排布式为3d⁶4s²，故答案为：3d⁶4s²；
（2）B₂A₂为C₂H₂，
A、分子中H原子不满足8电子结构，故A错误；
B、含有2个C-H键、1个C≡C三键，单键为σ键，三键中含有1个σ键、2个π键，σ键与π键之比为3：2，故B错误；
C、C-H为极性键，C≡C三键是非极性键，为对称结构，属于非极性分子，故C正确；
D、分子中C原子采取sp杂化，故C-H键为s-spσ键，故D正确；
故答案为：CD；
（3）B和D形成的一种三原子分子与C和D形成的一种化合物互为等电子体，则为CO₂与N₂O，CO₂是直线型，
故答案为：直线型；
（4）N元素原子2p能级有3个电子，为半满稳定状态，能量较低，较稳定，失去第一的电子需要的能量比C、O多，
故答案为：N元素原子2p能级有3个电子，为半满稳定状态，能量较低，较稳定；
（5）A与D可以形成原子个数比分别为2：1，1：1的两种化合物X和Y，X为H₂O，Y为H₂O₂，Y中含有O-H键，是极性键，含有O-O键为非极性键，
A与C组成的两种化合物M和N所含的电子数分别与X、Y相，则M为NH₃，电子式为，N为N₂H₄，结构式为，
故答案为：极性键、非极性键；；；
（6）E的氢化物为H₂S，S原子成2个S-H键，含有2对孤电子对，价层电子对为4，价层电子对互斥理论模型为四面体型，S原子的杂化方式为SP³杂化，故答案为：四面体型，SP³；
（7）面心立方晶胞边长为acm，体积V=a³，含有Fe原子数目为8×+6×=4，故a³ρ（面心）=4×，
体心立方晶胞边长为bcm，体积V=b³，含有Fe原子数目为8×+1=2，故b³ρ（体心）=2×，故ρ（面心）：ρ（体心）=2b³：a³．
面心立方晶胞中每个Fe原子周围有12个Fe原子，体心立方晶胞中每个Fe原子周围有8个Fe原子，故Fe原子配位数之比为12：8=3：2，
故答案为：2b³：a³；3：2．
点评：本题目综合性较大，涉及核外电子排布规律、化学键、分子极性与空间结构、电离能、价层电子对互斥理论、杂化轨道理论、电子式、晶胞计算，是对物质结构的综合考查，难度中等，需要对知识全面掌握理解．