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20.已知A、B、C、D四种短周期元素,它们的核电荷数依次增大.A与C原子的基态电子排布中L能层都有两个未成对电子,C、D同主族. E、F都是第四周期元素,E原子的基态电子排布中有4个未成对电子,F原子除最外能层只有1个电子外,其余各能层均为全充满.根据以上信息填空:
(1)基态D原子中,电子占据的最高能层符号M,该能层具有的原子轨道数为9.
(2)E2+离子的价层电子排布图是,F原子的电子排布式是1s22s22p63s23p63d104s1
(3)A元素的最高价氧化物对应的水化物中心原子采取的轨道杂化方式为sp2,B元素的气态氢化物的VSEPR模型为四面体形.
(4)化合物AC2、B2C和阴离子DAB-互为等电子体,它们结构相似,DAB-的电子式为
(5)配合物甲的焰色反应呈紫色,其内界由中心离子E3+与配位体AB-构成,配位数为6,甲的水溶液可以用于实验室中E2+离子的定性检验,检验E2+离子的离子方程为3Fe2++2[Fe(CN)6]3-=Fe3[Fe(CN)6]2↓.
(6)某种化合物由D,E,F三种元素组成,其晶胞如图所示,则其化学式为CuFeS2,该晶胞上下底面为正方形,侧面与底面垂直,根据图中所示的数据列式计算该晶体的密度d=$\frac{\frac{164}{6.02×1{0}^{23}}×4}{a{b}^{2}}$g/cm3.(列出计算式,无需计算)

分析 A、B、C、D四种短周期元素,它们的核电荷数依次增大,A与C原子的基态电子排布中L能层都有两个未成对电子,且A原子序数需要C,则A是C、C是O元素,B元素原子序数介于A和C之间,则B是N元素;C、D同主族,则D是S元素;
 E、F都是第四周期元素,F原子除最外能层只有1个电子外,其余各能层均为全充满,则F是Cu元素;E原子的基态电子排布中有4个未成对电子,则E是Fe元素;
(1)D是S元素,S原子核外有K、L、M三个电子层,基态S原子中,电子占据的最高能层符号M,该能层有1个s轨道、3个p轨道、5个d轨道;
(2)E是Fe元素,Fe原子失去最外层2个电子生成Fe2+,其3d电子为其价电子,根据构造原理书写Cu原子的电子排布式;
(3)根据价层电子对互斥理论判断原子杂化方式和分子VSEPR模型;
(4)等电子体结构和性质相似,根据二氧化碳结构书写该离子电子式;
(5)配合物甲的焰色反应呈紫色,含有K元素,其内界由中心离子Fe3+与配位体CN-构成,配位数为6,甲为K3[Fe(CN)6],甲的水溶液可以用于实验室中Fe2+离子的定性检验;
(6)根据均摊分确定该晶胞化学式;其密度=$\frac{m}{V}$.

解答 解:A、B、C、D四种短周期元素,它们的核电荷数依次增大,A与C原子的基态电子排布中L能层都有两个未成对电子,且A原子序数需要C,则A是C、C是O元素,B元素原子序数介于A和C之间,则B是N元素;C、D同主族,则D是S元素;
 E、F都是第四周期元素,F原子除最外能层只有1个电子外,其余各能层均为全充满,则F是Cu元素;E原子的基态电子排布中有4个未成对电子,则E是Fe元素;
(1)基态S原子中电子占据的最高能层为第3能层,符号M,该能层有1个s轨道、3个p轨道、5个d轨道,共有9 个原子轨道,故答案为:M;9;
(2)Fe2+离子的价层电子排布3d6,其价层电子排布图是,F为Cu元素,原子核外有29个电子,原子的电子排布式是1s22s22p63s23p63d104s1
故答案为:;1s22s22p63s23p63d104s1
(3)碳元素的最高价氧化物对应的水化物为H2CO3,分子结构式为,中心C原子成3个σ键、没有孤电子对,C原子采取sp2杂化方式;B的气态氢化物为NH3,N原子价层电子对个数是4且含有一个孤电子对,所以其VSEPR模型为四面体形,故答案为:sp2;四面体形;
(4)化合物CO2、N2O和阴离子SCN-互为等电子体,它们结构相似,SCN-中C原子与S、N原子之间形成2对共用电子对,SCN-的电子式为
故答案为:
(5)配合物甲的焰色反应呈紫色,含有K元素,其内界由中心离子Fe3+与配位体CN-构成,配位数为6,甲为K3[Fe(CN)6],甲的水溶液可以用于实验室中Fe2+离子的定性检验,检验Fe2+离子的离子方程式为:3Fe2++2[Fe(CN)6]3-=Fe3[Fe(CN)6]2↓,
故答案为:3Fe2++2[Fe(CN)6]3-=Fe3[Fe(CN)6]2↓;
(6)晶胞中D(S)原子位于晶胞内部,原子数目为8个,E(Fe)原子6个位于面上、4个位于棱上,E(Fe)原子数目=6×$\frac{1}{2}$+4×$\frac{1}{4}$=4,F(Cu)原子位于4个位于面上、1个内部、8个顶点上,原子数目=4×$\frac{1}{2}$+1+8×$\frac{1}{8}$=4,晶体中Cu、Fe、S原子数目之比=4:4:8=1:1:2,故该晶体化学式为:CuFeS2
晶胞质量=$\frac{(56+64+32×2)g/mol}{6.02×1{0}^{23}/mol}$×4,晶胞体积=(bcm)2×acm=ab2cm3
该晶体的密度d=($\frac{(56+64+32×2)g/mol}{6.02×1{0}^{23}/mol}$×4)÷ab2cm3=$\frac{\frac{164}{6.02×1{0}^{23}}×4}{a{b}^{2}}$g/cm3
故答案为:CuFeS2;$\frac{\frac{164}{6.02×1{0}^{23}}×4}{a{b}^{2}}$.

点评 本题考查物质结构和性质,为高频考点,涉及晶胞计算、离子方程式书写、电子式书写、核外电子排布式书写等知识点,侧重考查学生分析计算及空间想象能力,明确构造原理、价层电子对互斥理论、均摊分等基本理论是解本题关键,难点是晶胞计算.

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(2)化合物C的结构简式:
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