Question

17．已知A、B、C、D、E、F、G、H八种元素都是周期表中前四周期的元素，它们的核电荷数依次增大，A是原子半径最小是主族元素，B有三种不同的能级且每种能级上所含电子数相同，C的单质性质稳定且一种氢化物极易溶于水，D能形成两种互为同素异形体的气态单质，A、D、E的核内质子数之和与F的核内质子数相同，F的基态原子中有4个未成对电子，G比F原子多一个核内质子，上述H元素的+1价阳离子的K、L、M能层为全充满结构．
回答下列问题：
（1）A、B、C、D几种元素中第一电离能最大的是N（填元素符号）；D元素的原子核外有8种不同运动状态的电子；E原子M能层中具有的轨道数为9．
（2）F有两种常见的离子，画出低价态离子价电子排布图；在这两种离子之间Fe³⁺更稳定（填化学式）；从微观结构角度解释该离子更稳定的原因：Fe³⁺离子的3d轨道为半满稳定状态．
（3）由A、B、C、D四种元素形成的某种离子化合物，其原子个数比为4：1：2：1，科学家第一次合成有机物利用的便是这种离子化合物，请根据等电子体原理写出该离子化合物的电子式：．
（4）写出G在元素周期表中的位置第四周期第Ⅷ族；G能形成两种互为同分异构体的配合物晶体[G（NH₃）₆]E₃和[G（NH₃）₅E]E₂•NH₃，请设计实验方案将这两种配合物区别开来．实验方案：称取相同质量的两种晶体分别配成溶液，向两种溶液中分别滴加足量用硝酸酸化的硝酸银溶液，充分反应后，过滤、洗涤、干燥后称量，所得AgCl固体质量大的，原晶体为[Co（NH₃）₆]Cl₃，所得AgCl固体质量小的，原晶体为[Co（NH₃）₅Cl]Cl₂•NH₃．
（5）在图中标出H晶胞中H原子的位置．该晶胞中H原子直径为apm，H的相对原子质量为M，阿伏伽德罗常数为NA，求该晶胞密度表达式$\frac{\sqrt{2}M×1{0}^{30}}{{N}_{A}{a}^{3}}$g/cm³（用a、M、N_A表示）．

Answer 1

分析 A、B、C、D、E、F、G、H八种元素都是周期表中前四周期的元素，它们的核电荷数依次增大，A是原子半径最小是主族元素，则A为氢；B有三种不同的能级且每种能级上所含电子数相同，核外电子排布为1s²2s²2p²，故B为碳；C的单质性质稳定且一种氢化物极易溶于水，则C为氮；D能形成两种互为同素异形体的气态单质，则D为氧；F的基态原子中有4个未成对电子，只能处于第四周期，外围电子排布为3d⁶s²，故F为Fe；A、D、E的核内质子数之和与F的核内质子数相同，则E原子质子数为26-1-8=17，故E为Cl；G比F原子多一个核内质子，则G为Co；上述H元素的+1价阳离子的K、L、M能层为全充满结构，H原子核外电子数为2+8+18+1=19，故H为Cu，据此解答．

解答 解：A、B、C、D、E、F、G、H八种元素都是周期表中前四周期的元素，它们的核电荷数依次增大，A是原子半径最小是主族元素，则A为氢；B有三种不同的能级且每种能级上所含电子数相同，核外电子排布为1s²2s²2p²，故B为碳；C的单质性质稳定且一种氢化物极易溶于水，则C为氮；D能形成两种互为同素异形体的气态单质，则D为氧；F的基态原子中有4个未成对电子，只能处于第四周期，外围电子排布为3d⁶s²，故F为Fe；A、D、E的核内质子数之和与F的核内质子数相同，则E原子质子数为26-1-8=17，故E为Cl；G比F原子多一个核内质子，则G为Co；上述H元素的+1价阳离子的K、L、M能层为全充满结构，H原子核外电子数为2+8+18+1=19，故H为Cu．
（1）同周期自左而右第一电离能呈增大趋势，N元素原子2p能级容纳3个电子，为半满稳定状态，能量较低，第一电离能高于同周期相邻元素，一般非金属性越强，第一电离能越大，故第一电离能H＜C＜O＜N；
D为O元素，元素的原子核外有8种不同运动状态的电子；
E为Cl元素，原子M能层有3s、3p、3d能级，分别有1、3、5个原子轨道，故M能层中具有的轨道数为9，
故答案为：N；8；9；
（2）F有两种常见的离子，低价态离子为Fe²⁺，价电子排布图为；在这两种离子中，Fe³⁺离子的3d轨道为半满稳定状态，比Fe²⁺稳定，
故答案为：；Fe³⁺；Fe³⁺离子的3d轨道为半满稳定状态；
（3）由H、C、N、O四种元素形成的某种离子化合物，其原子个数比为4：1：2：1，该化合物为NH₄CNO，
CNO^-离子与CO₂等电子体，二者结构相似，则NH₄CNO的电子式为，
故答案为：；
（4）G为Co元素，在元素周期表中的位置：第四周期第Ⅷ族；G能形成两种互为同分异构体的配合物晶体[Co（NH₃）₆]Cl₃和[Co（NH₃）₅Cl]Cl₂•NH₃，内界氯离子不能与硝酸银反应，外界氯离子可以与硝酸银反应，将这两种配合物区别开来的实验方案：称取相同质量的两种晶体分别配成溶液，向两种溶液中分别滴加足量用硝酸酸化的硝酸银溶液，充分反应后，过滤、洗涤、干燥后称量，所得AgCl固体质量大的，原晶体为[Co（NH₃）₆]Cl₃，所得AgCl固体质量小的，原晶体为[Co（NH₃）₅Cl]Cl₂•NH₃，
故答案为：第四周期第Ⅷ族；称取相同质量的两种晶体分别配成溶液，向两种溶液中分别滴加足量用硝酸酸化的硝酸银溶液，充分反应后，过滤、洗涤、干燥后称量，所得AgCl固体质量大的，原晶体为[Co（NH₃）₆]Cl₃，所得AgCl固体质量小的，原晶体为[Co（NH₃）₅Cl]Cl₂•NH₃；

（5）H为Cu，晶体属于面心立方密堆积，晶胞中Cu原子的位置为：，
该晶胞中H原子直径为apm，则晶胞棱长=a×10^-10cm×2×$\frac{\sqrt{2}}{2}$=$\sqrt{2}$a×10^-10cm，则晶胞体积为（$\sqrt{2}$a×10^-10cm）³，晶胞中Cu原子数目为8×$\frac{1}{8}$+6×$\frac{1}{2}$=4，故晶胞质量为$\frac{4M}{{N}_{A}}$g，则晶胞的密度为$\frac{4M}{{N}_{A}}$g÷（$\sqrt{2}$a×10^-10cm）³=$\frac{\sqrt{2}M×1{0}^{30}}{{N}_{A}{a}^{3}}$g/cm³，
故答案为：；$\frac{\sqrt{2}M×1{0}^{30}}{{N}_{A}{a}^{3}}$．

点评 本题是对物质结构的考查，涉及电离能、核外电子排布、等电子原理、配合物、晶胞计算等，是对学生综合能力的考查，（4）中注意配合物内界离子与外界离子性质的不同，难度中等．