Question

15．已知A、B、C、D四種短周期元素，它們的核電荷數依次增大．A原子，C原子的L能層中，都有兩個未成對的電子，C、D同主族． E、F都是第四周期元素，E原子核外有4個未成對電子，F原子除最外能層只有1個電子外，其余各能層均為全充滿．根據以上信息填空：
（1）基態D原子中，電子占據的最高能層符號M，該能層具有的原子軌道數為9；
（2）E²⁺離子的價層電子排布圖是，F原子的電子排布式是1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d¹⁰4s¹；
（3）A元素的最高價氧化物對應的水化物中心原子采取的軌道雜化方式為sp²，B元素的氣態氫化物的VSEPR模型為四面體；
（4）化合物AC₂、B₂C和陰離子DAB^-互為等電子體，它們結構相似，DAB^-的電子為；
（5）配合物甲的焰色反應呈紫色，其內界由中心離子E³⁺與配位體AB^-構成，配位數為6，甲的水溶液可以用于實驗室中E²⁺離子的定性檢驗，檢驗E²⁺離子的離子方程為3Fe²⁺+2[Fe（CN）₆]^3-=Fe₃[Fe（CN）₆]₂↓；
（6）某種化合物由D，E，F三種元素組成，其晶胞如圖所示，則其化學式為CuFeS₂，該晶胞上下底面為正方形，側面與底面垂直，根據圖中所示的數據列式計算該晶體的密度：d=4.32g/cm³．

Answer 1

分析 A、B、C、D四種短周期元素，它們的核電荷數依次增大，A原子、C原子的L能層中都有兩個未成對的電子，則A原子核外電子排布為1s²2s²2p²，C原子核外電子排布為1s²2s²2p⁴，故A為碳元素、C為氧元素；B原子序數介于C、O之間，則B為氮元素；C、D同主族，則D為S元素；E、F都是第四周期元素，E原子核外有4個未成對電子，原子核外電子排布為1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁶4s²，則E為Fe；F原子除最外能層只有1個電子外，其余各能層均為全充滿，F原子核外電子數=2+8+18+1=29，則F為Cu元素，據此解答．

解答 解：A、B、C、D四種短周期元素，它們的核電荷數依次增大，A原子、C原子的L能層中都有兩個未成對的電子，則A原子核外電子排布為1s²2s²2p²，C原子核外電子排布為1s²2s²2p⁴，故A為碳元素、C為氧元素；B原子序數介于C、O之間，則B為氮元素；C、D同主族，則D為S元素；E、F都是第四周期元素，E原子核外有4個未成對電子，原子核外電子排布為1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁶4s²，則E為Fe；F原子除最外能層只有1個電子外，其余各能層均為全充滿，F原子核外電子數=2+8+18+1=29，則F為Cu元素．
（1）基態S原子中電子占據的最高能層為第3能層，符號M，該能層有1個s軌道、3個p軌道、5個d軌道，共有9 個原子軌道，故答案為：M；9；
（2）Fe²⁺離子的價層電子排布3d⁶，其價層電子排布圖是，F為Cu元素，原子核外有29個電子，原子的電子排布式是1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d¹⁰4s¹，故答案為：；1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d¹⁰4s¹；
（3）碳元素的最高價氧化物對應的水化物為H₂CO₃，分子結構式為，中心C原子成3個σ鍵、沒有孤電子對，C原子采取sp²雜化方式；B的氣態氫化物為NH₃，VSEPR模型為四面體，故答案為：sp²；四面體；
（4）化合物CO₂、N₂O和陰離子SCN^-互為等電子體，它們結構相似，SCN^-中C原子與S、N原子之間形成2對共用電子對，SCN^-的電子式為，
故答案為：；
（5）配合物甲的焰色反應呈紫色，含有K元素，其內界由中心離子Fe³⁺與配位體CN^-構成，配位數為6，甲為K₃[Fe（CN）₆]，甲的水溶液可以用于實驗室中Fe²⁺離子的定性檢驗，檢驗Fe²⁺離子的離子方程式為：3Fe²⁺+2[Fe（CN）₆]^3-=Fe₃[Fe（CN）₆]₂↓，
故答案為：3Fe²⁺+2[Fe（CN）₆]^3-=Fe₃[Fe（CN）₆]₂↓；
（6）晶胞中D（S）原子位于晶胞內部，原子數目為8個，E（Fe）原子6個位于面上、4個位于棱上，E（Fe）原子數目=6×$\frac{1}{2}$+4×$\frac{1}{4}$=4，F（Cu）原子位于4個位于面上、1個內部、8個頂點上，原子數目=4×$\frac{1}{2}$+1+8×$\frac{1}{8}$=4，晶體中Cu、Fe、S原子數目之比=4：4：8=1：1：2，故該晶體化學式為：CuFeS₂，
晶胞質量=$\frac{（56+64+32×2）g/mol}{6.02×1{0}^{23}mo{l}^{-1}}$×4，晶胞體積=（524×10^-10 cm）²×103×10^-10 cm，
該晶體的密度d=（$\frac{（56+64+32×2）g/mol}{6.02×1{0}^{23}mo{l}^{-1}}$×4）÷[（524×10^-10 cm）²×103×10^-10 cm]=4.32g/cm³，
故答案為：CuFeS₂；4.32．

點評 本題是對考查物質結構的考查，涉及核外電子排布、雜化理論、等電子體、配合物、晶胞計算等，需要學生具備扎實的基礎，（5）為易錯點、難點，需要學生具備一定的空間想象與數學計算能力，難度中等．