Question

現有A、B、D、E、F、G六種前四周期元素，它們的原子序數依次增大，E、F同主族，A、B的最外層電子數之和與D的最外層電子數相等，A、D、E的質子數之和與F的原子序數相等，A能分別與B、D、E形成電子總數相等的分子．E、F均能形成多種同素異形體，G²⁺的3d能級有8個電子．
（1）G原子的外圍電子排布式

 

；F的核外電子空間運動狀態有

 

種
（2）B、D、E三種元素中電負性最大的是

 

（3）B、E、G形成的配合物G（BE）₄，常溫下G（BE）₄為液態，易溶于CCl₄、苯等有機溶劑，G（BE）₄屬于

 

晶體
（4）BA₄、DH₃兩種分子在A₂E中的溶解度相差很大，其原因是

 

；
（5）B和D形成的化合物結構如圖1，其硬度超過金剛石晶體，成為首屈一指的超硬新材料．寫出該化合物的化學式

 

；其硬度超過金剛石的原因是

 

．
（6）A₂是新型清潔能源，鑭（La）和G單質的合金可做存儲A₂的材料．該合金的晶胞如圖2所示，若該晶胞的棱長為a pm，則該晶體的密度為

 

g/cm³（阿伏加德羅常數用N_A表示）

Answer 1

考點：位置結構性質的相互關系應用,原子核外電子排布,元素電離能、電負性的含義及應用,晶胞的計算

專題：元素周期律與元素周期表專題,化學鍵與晶體結構

分析：A能分別與B、D、E形成電子總數相等的分子，且A為此六種元素中原子序數最小的元素，不難推斷A為H，H能與C、N、O、F等形成10個電子的分子；
E、F同主族，前四周期元素上下周期同一主族的元素，原子序數相差8，即E的原子序數+8=F的原子序數，又A、D、E的質子數之和與F的原子序數相等，即1+D的原子序數=8=E的原子序數，推出D的原子序數為7，即D為N，E為O，那么F與O同族，且原子序數差8，那么F為S；
A、B的最外層電子數之和與D的最外層電子數相等，D為N，最外層電子數為5，即B的最外層電子數為4，即B為C，據此回答各小題即可；
（1）根據構造原理，核外電子排滿4s再排3d，3d能級中有8個電子，不存在洪特規則特例情況，因此4s上的電子數為2，據此解答即可；
（2）非金屬性越強，電負性越大；
（3）依據相似相容原理回答即可；
（4）CH₄為非極性分子，NH₃為極性分子，H₂O為極性溶劑，根據相似相容原理，NH₃在水中的溶解度大，且NH₃與H₂O可形成分子間氫鍵，增大了NH₃在H₂O中的溶解度；
（5）依據晶胞計算C、N的個數比，依據鍵長大小判斷鍵能大小；
（6）該晶胞中La為：8×

1

8

=1；Ni為：1+8×

1

4

=5，據此解答即可．

解答： 解：（1）核外電子排滿4s再排3d，3d能級中有8個電子，故G原子的外圍電子排布式為3d⁸4s²，即G元素為Ni，F為S，其核外電子排布為1s²2s²2p⁶3s²3p⁴，故其運動狀態有9種；故答案為：3d⁸4s²；9；
（2）依據分析可知：B、D、E三種元素分別為C、N、O，非金屬性越強，電負性越大，故O的電負性最大，故答案為：O；
（3）C、O、Ni形成的配合物Ni（CO）₄為液態，易溶于CCl₄、苯等有機溶劑，故為分子晶體，故答案為：分子晶體；
（4）CH₄為非極性分子，NH₃為極性分子，H₂O為極性溶劑，根據相似相容原理，NH₃在水中的溶解度大，且NH₃與H₂O可形成分子間氫鍵，增大了NH₃在H₂O中的溶解度，故答案為：CH₄為非極性分子，NH₃為極性分子，H₂O為極性溶劑，根據相似相容原理，NH₃在水中的溶解度大，且NH₃與H₂O可形成分子間氫鍵，增大了NH₃在H₂O中的溶解度；
（5）由C和N寫成的化合物中，每個C成4個共價鍵，故晶胞中C的個數為：

1

4

，每個N成3個共價鍵，故晶胞中N的個數為

1

3

，即C：N=

1

4

：

1

3

=3：4，故該化合物的化學式為：C₃N₄； 由于此化合物中碳氮鍵的鍵長小于碳碳鍵的鍵長，所以它的硬度超過金剛石，
故答案為：C₃N₄；碳氮鍵的鍵長小于碳碳鍵的鍵長，所以前者的鍵能大，故其硬度大；
（6）每個晶胞中，La位于頂點，8×

1

8

=1，Ni位于體心和面心，1+8×

1

4

=5，化學式為LaNi₅；
晶胞中含有1個lLa原子，5個Ni原子，則晶胞質量為

139+5×59

NA

g，該晶胞體積為a³pm³=（a×10^-10）³cm³則密度ρ=

434

(a×10-10)×NA

，
故答案為：

434

(a×10-10)3×NA

．

點評：本題主要考查的是元素的推斷、原子核外電子排布、電負性大小比較、晶胞的有關計算等，綜合性較強，是一道不錯的題目．