Question

14．A、B、C、D、E、F為原子序數依次增大的短周期主族元素．A、F原子的最外層電子數均等于其周期序數，F原子的電子層數是A的3倍；B原子核外電子分處3個不同能級且每個能級上的電子數相同；A與C形成的分子為三角錐形；D原子p軌道上成對的電子總數等于未成對的電子總數；E原子核外每個原子軌道上的電子都已成對，E電負性小于F．
（1）A、C形成的分子極易溶于水，與該分子互為等電子體的陽離子為H₃O⁺．
（2）比較E、F的第一電離能：E＞（填“＞”或“＜”）F．
（3）BD₂在高溫高壓下所形成的晶胞如圖所示．該晶體的類型屬于原子晶體（填“分子”“原子”“離子”或“金屬”）晶體，該晶體中B原子的雜化形式為sp³．
（4）單質F與強堿溶液反應有[F（OH）₄]^-生成，則[F（OH）₄]^-中存在acd（填字母）．
a．共價鍵　　b．非極性鍵　　c．配位鍵　　d．σ鍵　　e．π鍵
（5）Cu晶體是面心立方體，立方體的每個面5個Cu原子緊密堆砌，已知每個Cu原子的質量為a g，Cu原子半徑為d cm，求該晶體的密度為$\frac{a}{4\sqrt{2}p9vv5xb5^{3}}$g•cm^-3．（用含a、d的代數式表示）

Answer 1

分析 A、B、C、D、E、F為原子序數依次增大的短周期主族元素，A、F原子的最外層電子數均等于其周期序數，F原子的電子層數是A的3倍，則A為氫元素，F為鋁元素，B原子核外電子分處3個不同能級且每個能級上的電子數相同，則B的核外電子排布為1s²2s²2p²，B為碳元素，A與C形成的分子為三角錐形，且C的原子序數介于B與F之間，所以C為氮元素，D原子p軌道上成對的電子總數等于未成對的電子總數，即p軌道上有4個電子，由于D的原子序數小于F，所以D的核外電子排布為1s²2s²2p⁴，所以D為氧元素，E原子核外每個原子軌道上的電子都已成對，E電負性小于F，且原子序數小于F，所以E為鎂元素，據此可以答題．

解答 解：A、B、C、D、E、F為原子序數依次增大的短周期主族元素，A、F原子的最外層電子數均等于其周期序數，F原子的電子層數是A的3倍，則A為氫元素，F為鋁元素，B原子核外電子分處3個不同能級且每個能級上的電子數相同，則B的核外電子排布為1s²2s²2p²，B為碳元素，A與C形成的分子為三角錐形，且C的原子序數介于B與F之間，所以C為氮元素，D原子p軌道上成對的電子總數等于未成對的電子總數，即p軌道上有4個電子，由于D的原子序數小于F，所以D的核外電子排布為1s²2s²2p⁴，所以D為氧元素，E原子核外每個原子軌道上的電子都已成對，E電負性小于F，且原子序數小于F，所以E為鎂元素，
（1）A、C形成的分子極易溶于水，其分子式為NH₃，根據等電子體原理，價電子和原子數要分別相等，可以寫出與其互為等電子體的陽離子為：H₃O⁺，
故答案為：H₃O⁺；
（2）Mg、Al元素都是第二周期金屬元素，同一周期元素自左而右第一電離能呈增大趨勢，但Mg元素原子3S能級是充滿狀態，能量較低，第一電離能高于同周期相鄰元素，所以第一電離能Mg＞Al，
故答案為：＞；
（3）根據CO₂在高溫高壓下所形成的晶胞的結構圖可知，該晶體是由碳原子與氧原子直接構成，碳原子與氧原子之間通過共價鍵作用，所以這種晶體為原子晶體，每個碳原子周圍連有四個C-O鍵，所以C原子的軌道雜化方式為sp³，
故答案為：原子晶體，sp³；
（4）在[Al（OH）₄]^-中，氫氧根離子與鋁離子之間以配位鍵作用，在氫氧根內部存在著極性共價鍵，這些共價鍵都是單鍵，也就是都是σ鍵，據此判斷acd正確，故答案為：acd；
（5）銅晶胞是面心立方，所以每個銅晶胞中含有的原子個數=8×$\frac{1}{8}$+6×$\frac{1}{2}$=4，立方體的每個面5個Cu原子緊密堆砌，Cu，原子半徑為d cm，所以立方體的面對角線長度為4dcm，所以晶胞的邊長為$\frac{\sqrt{2}}{2}$×4dcm=$2\sqrt{2}$dcm，所以晶體的密度$\frac{4a}{（2\sqrt{2}d）^{3}}$g/cm³=$\frac{a}{4\sqrt{2}p9vv5xb5^{3}}$g/cm³，
故答案為：$\frac{a}{4\sqrt{2}p9vv5xb5^{3}}$．

點評 本題主要考查了等電子體、第一電離能、軌道雜化方式、配合離子的結構、晶胞的密度的計算等知識，中等難度，注重對基礎知識的運用．