Question

7．現有A、B、C、D、E、F原子序數依次增大的六種元素，它們位于元素周期表的前四周期．B元素含有3個能級，且每個能級所含的電子數相同；D的原子核外有8個運動狀態不同的電子；E元素與F元素處于同一周期相鄰的族，它們的原子序數相差3，且E元素的基態原子有4個未成對電子．請回答下列問題：
（1）請寫出：D基態原子的價層電子排圖：；
F 基態原子的外圍電子排布式：3d¹⁰4s¹．
（2）下列說法錯誤的是AD．
A．二氧化硅的相對分子質量比二氧化碳大，所以沸點：SiO₂＞CO₂．
B．電負性順序：B＜C＜D
C．N₂與CO為等電子體，結構相似．
D．穩定性：H₂O＞H₂S，水分子更穩定的原因是水分子間存在氫鍵．
（3）F離子是人體內多種酶的輔因子，人工模擬酶是當前研究的熱點．向F的硫酸鹽溶液中通入過量的C與A形成的氣體X可生成（F（X）₄）²⁺，該離子的結構式為 （用元素符號表示）．
（4）某化合物與F（Ⅰ）（Ⅰ表示化合價為+1）結合形成圖1所示的離子，該離子中碳原子的雜化方式有sp²、sp³．

（5）B單質的一種同素異形體的晶胞如圖2所示，則一個晶胞中所含B原子數為8．
（6）D與F形成離子個數比為1：1的化合物，晶胞與NaCl類似，設D離子的半徑為a pm，F離子的半徑b pm，求該晶胞的空間利用率$\frac{2π（{a}^{3}+{b}^{3}）}{3（a+b）^{3}}$．

Answer 1

分析 A、B、C、D、E、F原子序數依次增大的六種元素，它們位于元素周期表的前四周期．A元素能級個數與核外電子數相等，則A為H元素；B元素含有3個能級，且每個能級所含的電子數相同，原子核外電子排布為1s²2s²2p²，則B為C元素；D的原子核外有8個運動狀態不同的電子，則D為O元素；C原子序數介于碳、氧之間，則C為N元素；E元素與F元素處于同一周期相鄰的族，它們的原子序數相差3，應處于Ⅷ族及相鄰的族，E元素的基態原子有4個未成對電子，外圍電子排布為3d⁶4s²，則E為Fe，故F為Cu，以此解答該題．

解答 解：A、B、C、D、E、F原子序數依次增大的六種元素，它們位于元素周期表的前四周期．B元素含有3個能級，且每個能級所含的電子數相同，原子核外電子排布為1s²2s²2p²，則B為C元素；D的原子核外有8個運動狀態不同的電子，則D為O元素；C原子序數介于碳、氧之間，則C為N元素；E元素與F元素處于同一周期相鄰的族，它們的原子序數相差3，應處于Ⅷ族及相鄰的族，E元素的基態原子有4個未成對電子，外圍電子排布為3d⁶4s²，則E為Fe，故F為Cu，（3）中C與A形成的氣體X，則A為H元素，X為NH₃，
（1）D為O元素，基態原子的價層電子排布圖：；F為Cu元素，基態原子的外圍電子排布式為：3d¹⁰4s¹，
故答案為：；3d¹⁰4s¹；
（2）A．沸點：SiO₂＞CO₂，是由于二氧化硅屬于原子晶體，二氧化碳形成分子晶體，故A錯誤；
B．同周期隨原子序數增大電負性增大，故電負性順序：C＜N＜O，故B正確；
C．N₂與CO分子都含有2個原子、價電子總數都是10，二者為等電子體，結構相似，故C正確；
D．穩定性：H₂O＞H₂S，是因為非金屬性O＞S，與分子之間存在氫鍵無關，故D錯誤，
故答案為：AD；
（3）C與A形成的氣體X，則A為H元素，X為NH₃，F的硫酸鹽為CuSO₄，向CuSO₄溶液中通入過量的NH₃可生成[Cu（NH₃）₄]²⁺，該離子的結構式為：，
故答案為：；
（4）雜環上的碳原子含有3個σ鍵，沒有孤對電子，采用sp²雜化，亞甲基上碳原子含有4個共價單鍵，采用sp³雜化，
故答案為：sp²、sp³；
（5）由B單質的一種同素異形體的晶胞結構可知，B原子有4個位于晶胞內部，其余B原子位于定點、面心，則一個晶胞中所含B原子數為4+8×$\frac{1}{8}$+6×$\frac{1}{2}$=8，
故答案為：8；
（6）O與Cu形成離子個數比為1：1的化合物為CuO，晶胞與NaCl類似，其晶胞結構為，晶胞中銅離子數目=陽離子數目=8×$\frac{1}{8}$+6×$\frac{1}{2}$=4，O^2-離子的半徑為a pm，Cu²⁺離子的半徑b pm，則晶胞中原子總體積=4×（$\frac{4}{3}$πa³+$\frac{4}{3}$πb³）pm³，晶胞棱長=2（a+b）pm，故晶胞體積=8（a+b）³pm³，故該晶胞的空間利用率=$\frac{4×（\frac{4}{3}π{a}^{3}+\frac{4}{3}π{b}^{3}）p{m}^{3}}{8（a+b）^{3}p{m}^{3}}$=$\frac{2π（{a}^{3}+{b}^{3}）}{3（a+b）^{3}}$，
故答案為：$\frac{2π（{a}^{3}+{b}^{3}）}{3（a+b）^{3}}$；

點評 本題主要考查物質的結構與性質，涉及核外電子排布、電負性、等電子體、晶體類型與性質、配合物、雜化理論、晶胞計算等，難點是晶胞的計算，明確各個字母的含義，題目難度中等．