Question

3．有A、B、C、D、E五種元素，其相關信息如表：

元素	相關信息
A	A原子的1s軌道上只有1個電子
B	B是電負性最大的元素
C	C基態原子的2p軌道中有3個未成對電子
D	D是主族元素且與E同周期，其最外能層 上有2個運動狀態不同的電子
E	E能形成紅色（或磚紅色）的E2O和黑色的EO兩種氧化物

請回答下列問題：
（1）寫出E元素原子基態時的電子排布式1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d¹⁰4s¹．
（2）C元素的第一電離能比氧元素的第一電離能大（填“大”或“小”）．
（3）CA₃分子中C原子的雜化類型是sp³．
（4）A、C、E三種元素可形成[E（CA₃）₄]²⁺，其中存在的化學鍵類型有①③（填序號）；
①配位鍵  ②金屬鍵  ③極性共價鍵  ④非極性共價鍵  ⑤離子鍵  ⑥氫鍵
若[E（CA₃）₄]²⁺具有對稱的空間構型，且當[E（CA₃）₄]²⁺中的兩個CA₃被兩個Cl^-取代時，能得到兩種不同結構的產物，則[E（CA₃）₄]²⁺的空間構型為a（填序號）．
a．平面正方形   b．正四面體   c．三角錐形   d．V形
（5）B與D可形成離子化合物，其晶胞結構如圖所示．其中D離子的配位數為8，若該晶體的密度為a g•cm^-3，則該晶胞的體積是$\frac{\frac{78}{{N}_{A}}×4}{a}$ cm³（寫出表達式即可）．

Answer 1

分析 A原子的1s軌道上只有一個電子，則A是H元素；B是電負性最大的元素，則B為F元素；C的基態原子2p軌道有三個未成對電子，則C是N元素；E能形成紅色（或磚紅色）的E₂O和EO兩種氧化物，則E為Cu元素；D為主族元素，且與E同周期，其最外層上有兩個運動狀態不同的電子，則D最外層有兩個電子，且為主族元素，為Ca元素；
（1）E是Cu元素，其原子核外有29個電子，根據構造原理書寫Cu元素原子基態時的電子排布式；
（2）同一周期元素，元素第一電離能隨著原子序數增大而呈增大趨勢，但第IIA族、第VA族元素第一電離能大于其相鄰元素；
（3）根據價層電子對互斥理論確定原子雜化方式；
（4）含有空軌道和含有孤電子對的原子之間形成配位鍵，不同非金屬元素之間易形成極性鍵；
若[Cu（NH₃）₄]²⁺具有對稱的空間構型，且當[Cu（NH₃）₄]²⁺中的兩個NH₃被兩個Cl^-取代時，能得到兩種不同結構的產物，則[Cu（NH₃）₄]²⁺平面正方形；
（5）F與Ca可形成離子化合物，根據晶胞結構知，Ca ²⁺的配位數為8；該晶胞中氟離子個數為8、鈣離子個數=$\frac{1}{8}$×8+$\frac{1}{2}$×6=4，該晶胞的體積=$\frac{\frac{M}{{N}_{A}}×4}{ρ}$．

解答 解：A原子的1s軌道上只有一個電子，則A是H元素；B是電負性最大的元素，則B為F元素；C的基態原子2p軌道有三個未成對電子，則C是N元素；E能形成紅色（或磚紅色）的E₂O和EO兩種氧化物，則E為Cu元素；D為主族元素，且與E同周期，其最外層上有兩個運動狀態不同的電子，則D最外層有兩個電子，且為主族元素，為Ca元素；
（1）E是Cu元素，其原子核外有29個電子，根據構造原理知，Cu元素原子基態時的電子排布式1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d¹⁰4s¹，
故答案為：1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d¹⁰4s¹；
（2）同一周期元素，元素第一電離能隨著原子序數增大而呈增大趨勢，但第IIA族、第VA族元素第一電離能大于其相鄰元素，N和O元素位于同一周期且N元素位于第VA族、O元素位于第VIA族，所以第一電離能N＞O，
故答案為：大；
（3）NH₃分子中N原子價層電子對個數是4且含有一個孤電子對，所以N的雜化軌道類型是sp³，
故答案為：sp³；
（4）[Cu（NH₃）₄]²⁺中銅離子與氮原子之間形成配位鍵，氨氣分子中N原子與H原子之間形成極性鍵；[Cu（NH₃）₄]²⁺中的兩個NH₃被兩個Cl^-取代能得到兩種不同結構的產物，[Cu（NH₃）₄]²⁺的空間構型為平面正方形，
故答案為：①③；a；
（5）F與Ca可形成離子化合物，根據晶胞結構知，Ca ²⁺的配位數為8；該晶胞中氟離子個數為8、鈣離子個數=$\frac{1}{8}$×8+$\frac{1}{2}$×6=4，該晶胞的體積=$\frac{\frac{M}{{N}_{A}}×4}{ρ}$=$\frac{\frac{78}{{N}_{A}}×4}{a}$cm³，
故答案為：8；$\frac{\frac{78}{{N}_{A}}×4}{a}$．

點評 本題考查物質結構和性質，涉及晶胞計算、配合物、原子核外電子排布、電離能等知識點，側重考查學生知識運用、計算及空間想象能力，難點是晶胞計算及配位數計算，題目難度中等．