Question

12．有A、B、C、D、E、F六種元素，A是宇宙中最豐富的元素，B是周期表中電負性數值最大的元素，C的基態原子中2p軌道有三個未成對的單電子，F原子核外電子數是B與C核外電子數之和，D是主族元素且與E同周期，E能形成紅色（或磚紅色）的E₂O₃和黑色的EO兩種氧化物，D與B可形成離子化合物，其晶胞結構如圖1所示．請回答下列問題．

（1）E元素原子基態時的價電子排布式為3d⁶4s²．
（2）A₂F分子中F原子的雜化類型是sp³，F的氣態氧化物FO₃分子的鍵角為60°．
（3）CA₃極易溶于水，其原因主要是與水分子之間形成氫鍵，且二者都是極性分子，試判斷CA₃溶于水后，形成CA₃•H₂O的最合理結構為圖2中的b（填字母）．
（4）從圖中可以看出，D跟B形成的離子化合物的電子式為；該離子化合物晶體的密度為ag•cm^-3．，則晶胞的體積是$\frac{\frac{78}{{N}_{A}}×4}{a}$（只要求列出算式）．

Answer 1

分析 A、B、C、D、E、F六種元素，A是宇宙中最豐富的元素，則A是H元素；
B是周期表中電負性數值最大的元素，為F元素；
C的基態原子中2p軌道有三個未成對的單電子，則C是N元素；
F原子核外電子數是B與C核外電子數之和，則F為S元素；
D是主族元素且與E同周期，E能形成紅色（或磚紅色）的E₂O₃和黑色的EO兩種氧化物，則E為Fe元素；
D與B可形成離子化合物，該晶胞中F原子個數為8、D原子個數=8×$\frac{1}{8}$+6×$\frac{1}{2}$=4，B、D原子個數之比=8：4=2：1，所以該離子化合物中D元素化合價為+2價，且為主族元素，為第IIA族元素，與Fe同一周期，所以D是Ca元素；
（1）E是Fe元素，為26號元素，原子核外有26個電子，其3d、4s能級電子為其價電子，根據構造原理書寫E元素原子基態時的價電子排布式；
（2）根據價層電子對互斥理論判斷H₂S分子中S原子的雜化類型、S的氣態氧化物SO₃分子的空間構型，從而確定三氧化硫分子的鍵角；
（3）氫鍵導致氫化物的溶解性增強；NH₃溶于水后，NH₃•H₂O中N原子和水分子中的O原子之間形成氫鍵；
（4）D跟B形成的離子化合物CaF₂，電子式為；晶胞體積=$\frac{\frac{M}{{N}_{A}}×4}{ρ}$．

解答 解：A、B、C、D、E、F六種元素，A是宇宙中最豐富的元素，則A是H元素；
B是周期表中電負性數值最大的元素，為F元素；
C的基態原子中2p軌道有三個未成對的單電子，則C是N元素；
F原子核外電子數是B與C核外電子數之和，則F為S元素；
D是主族元素且與E同周期，E能形成紅色（或磚紅色）的E₂O₃和黑色的EO兩種氧化物，則E為Fe元素；
D與B可形成離子化合物，該晶胞中F原子個數為8、D原子個數=8×$\frac{1}{8}$+6×$\frac{1}{2}$=4，B、D原子個數之比=8：4=2：1，所以該離子化合物中D元素化合價為+2價，且為主族元素，為第IIA族元素，與Fe同一周期，所以D是Ca元素；
（1）E是Fe元素，為26號元素，原子核外有26個電子，其3d、4s能級電子為其價電子，根據構造原理知Fe元素原子基態時的價電子排布式3d⁶4s²，故答案為：3d⁶4s²；
（2）H₂S分子中S原子價層電子對個數是4且含有兩個孤電子對，則S原子采用雜化sp³；S的氣態氧化物SO₃分子中S原子價層電子對個數是3且不含孤電子對，所以為平面正三角形結構，鍵角為60°，
故答案為：sp³；60°；
（3）氨水中氨氣分子和水分子之間形成氫鍵，氫鍵導致氫化物的溶解性增強，所以氨氣極易溶于水；NH₃•H₂O分子中NH₃與H₂O通過氫鍵連接，氨水溶液呈堿性，如果氫鍵為，N-H鍵斷裂產生NH₂^-、H₃⁺O，溶液呈酸性；如果氫鍵為，O-H斷裂產生NH₄⁺、OH^-，溶液呈堿性，故為，b正確，故答案為：與水分子之間形成氫鍵，且二者都是極性分子；b；
（4）D跟B形成的離子化合物CaF₂，電子式為；晶胞體積=$\frac{\frac{M}{{N}_{A}}×4}{ρ}$=$\frac{\frac{78}{{N}_{A}}×4}{a}$cm³，故答案為：；$\frac{\frac{78}{{N}_{A}}×4}{a}$．

點評 本題考查晶胞計算、原子核外電子排布、原子雜化方式、微�？臻g構型、氫鍵等知識點，為高頻考點，熟悉價層電子對互斥理論、構造原理、晶胞計算方法等知識點即可解答，難點是晶胞、孤電子對計算方法．