Question

A、B、C、D、E、F均为周期表中前四周期元素，其原子序数依次增大，其中A、B、C为短周期非金属元素．A是形成化合物种类最多的元素；B原子基态电子排布中只有一个未成对电子；C是同周期元素中原子半径最小的元素．D的基态原子在前四周期元素的基态原子中单电子数最多；E 与D相邻，E的某种氧化物X与C的氢化物的浓溶液加热时反应常用于实验室制取气态单质C；F与D的最外层电子数相等．回答下列问题（相关回答均用元素符号表示）：
（1）D的基态原子的核外电子排布式是

 

．
（2）B的氢化物的沸点比C氢化物的沸点

 

（填“高”或“低”），原因是

 

．
（3）A的电负性

 

C的电负性（填“大于”或“小于”），A形成的氢化物A₂H₄中A的杂化类型是

 

．
（4）X在制取C单质中的作用是

 

，C的某种含氧酸盐常用于实验室中制取氧气，此酸根离子中化学键的键角

 

 109°28′（填“＞”、“=”或“＜”）．
（5）已知F与C的某种化合物的晶胞结构如图所示，则该化合物的化学式是

 

，若F与C原子最近的距离为a cm，则该晶体的密度为

 

g?cm^-3（只要求列算式，不必计算出数值，阿伏加德罗常数的数值为N_A ）．

Answer 1

分析：A、B、C、D、E、F均为周期表中前四周期元素，其原子序数依次增大，其中A、B、C为短周期非金属元素．A是形成化合物种类最多的元素，则A为碳元素；B原子基态电子排布中只有一个未成对电子，外围电子排布为ns²np¹或ns²np⁵，结合原子序数且B为非金属性元素，可推知外围电子排布为ns²np⁵，C是同周期元素中原子半径最小的元素，处于ⅦA族，可推知B为F元素、C为Cl元素；D的基态原子在前四周期元素的基态原子中单电子数最多，其原子外围电子排布式为1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁵4s¹，则D为Cr；E与D相邻，E的某种氧化物X与HCl的浓溶液加热时反应常用于实验室制取气态单质Cl₂，则E为Mn、X为MnO₂；F与D的最外层电子数相等，最外层电子排布为ns¹，原子序数大于Cr，则F为Cu，据此解答．

解答：解：A、B、C、D、E、F均为周期表中前四周期元素，其原子序数依次增大，其中A、B、C为短周期非金属元素．A是形成化合物种类最多的元素，则A为碳元素；B原子基态电子排布中只有一个未成对电子，外围电子排布为ns²np¹或ns²np⁵，结合原子序数且B为非金属性元素，可推知外围电子排布为ns²np⁵，C是同周期元素中原子半径最小的元素，处于ⅦA族，可推知B为F元素、C为Cl元素；D的基态原子在前四周期元素的基态原子中单电子数最多，其原子外围电子排布式为1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁵4s¹，则D为Cr；E与D相邻，E的某种氧化物X与HCl的浓溶液加热时反应常用于实验室制取气态单质Cl₂，则E为Mn、X为MnO₂；F与D的最外层电子数相等，最外层电子排布为ns¹，原子序数大于Cr，则F为Cu，
（1）D的基态原子在前四周期元素的基态原子中单电子数最多，其核外电子排布式：1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁵4s¹，故答案为：1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁵4s¹；
（2）HF分子间能形成氢键，故其沸点比较HCl高，故答案为：高；HF分子间能形成氢键；
（3）同周期自左而右电负性增大，故电负性C＜F，C₂H₄中C原子成2个C-H、1个C=C双键，不含孤对电子，C原子采取sp²杂化，故答案为：小于；sp²；
（4）MnO₂在制取Cl₂单质中的作用是氧化剂，C的某种含氧酸盐常用于实验室中制取氧气，此酸根离子为ClO₃^-，Cl原子价层电子对数=3+

7+1-2×3

2

=4，含有1对孤对电子，为三角锥形，故化学键的键角＜109°28′，
故答案为：氧化剂；＜；
（5）由晶胞结构可知，晶胞中黑色球数目=4、白色球数目=8×

1

8

+6×

1

2

=4，故该化合物的化学式是CuCl，晶胞的质量=4×

99.5

NA

g，晶胞中黑色球与周围的4个白色球形成正四面体结构，若Cu与Cl原子最近的距离为a cm，如图正四面体：，连接F与A、B、C、D，则三棱锥A-BCD均分为等4个等体积的三棱椎，则V_{三棱锥A-BCD}=4V_{三棱锥F-BCD}=，故

1

3

S_△BCD?（a+h）=4×

1

3

S_△BCD?h，故h=

1

3

a，令正四面体的棱长为x cm，连接AF并延长交三角形BCD与O，O为正三角形BCD的中心，BO垂直平分CD，则BO的长度=x cm×

3

2

×

2

3

=

3 x

3

cm，在直角三角形BOF中，（

3 x

3

）²+（

1

3

a）²=a²，解得x=

2 6 a

3

，故晶胞的棱长=

2

2

×2x cm=

2

2

×2×

2 6 a

3

cm=

4 3 a

3

cm，故晶胞的体积=（

4 3 a

3

cm）³=

64

3 3

a³ cm³，则晶胞密度=

4× 99.5 NA g

64 3 3 a3  cm3

=

99.5×3 3

16a3NA

g?cm^-3，
故答案为：

99.5×3 3

16a3NA

．

点评：本题考查物质结构与性质，推断元素是解题的关键，（5）中晶胞计算为易错点、难点，需要学生具备一定的数学计算能力，难点较大．