Question

18．已知A、B、C、D、E、W六種元素的原子序數依次遞增，都位于前四周期．其中A、D原子的最外層電子數均等于其周期序數，且D原子的電子層數是A的3倍；B原子核外電子有6種不同的運動狀態，且S軌道電子數是P軌道電子數的兩倍；C原子L層上有2對成對電子．E有“生物金屬”之稱，E⁴⁺離子和氬原子的核外電子排布相同；W處于周期表中第8列．請回答下列問題：

（1）BA₂C分子中B原子的雜化方式為sp²雜化；該分子的空間構型為平面三角形．
（2）與BC₂分子互為等電子體的一種分子的化學式為N₂O或CS₂．BC₂在高溫高壓下所形成晶體的晶胞如圖1所示．則該晶體的類型屬于原子晶體（選填“分子”、“原子”、“離子”或“金屬”）．
（3）經光譜測定證實單質D與強堿溶液反應有[D（OH）₄]^-生成，則[D（OH）₄]^- 中存在abc
a．共價鍵     b．配位鍵    c．σ鍵      d．π鍵
（4）“生物金屬”E內部原子的堆積方式與銅相同，都是面心立方堆積方式，如圖2所示，則晶胞中E原子的配位數為12；若該晶胞的密度為ρ g/cm³，阿伏加德羅常數為N_A，E原子的摩爾質量為M_r g/mol，則該晶胞的棱長為$\root{3}{\frac{4{M}_{r}}{ρ{N}_{A}}}$cm．
（5）W元素應用廣泛，如人體內W元素的含量偏低，則會影響O₂在體內的正常運輸．已知W²⁺與KCN溶液反應得W（CN）₂沉淀，當加入過量KCN溶液時沉淀溶解，生成配合物，其配離子結構如圖3所示．
①W元素基態原子價電子排布式為3d⁶4s²．
②已知CN^-與N₂（一種分子）互為等電子體，則1個CN^-中π鍵數目為1.204×10²⁴．

Answer 1

分析 A、B、C、D、E、W六種元素的原子序數依次遞增，都位于前四周期．其中A、D原子的最外層電子數均等于其周期序數，且D原子的電子層數是A的3倍，只能是A處于第一周期、D處于第三周期，則A為H元素，D為Al；B原子核外電子有6種不同的運動狀態，則B為碳元素；C原子L層上有2對成對電子，核外電子排布為1s²2s²2p⁴，故C為O元素；E有“生物金屬”之稱，E⁴⁺離子和氬原子的核外電子排布相同，原子核外電子數為18+4=22，則E為Ti；W位于周期表中第8列，則W為Fe，據此解答．

解答 解：A、B、C、D、E、W六種元素的原子序數依次遞增，都位于前四周期．其中A、D原子的最外層電子數均等于其周期序數，且D原子的電子層數是A的3倍，只能是A處于第一周期、D處于第三周期，則A為H元素，D為Al；B原子核外電子有6種不同的運動狀態，則B為碳元素；C原子L層上有2對成對電子，核外電子排布為1s²2s²2p⁴，故C為O元素；E有“生物金屬”之稱，E⁴⁺離子和氬原子的核外電子排布相同，原子核外電子數為18+4=22，則E為Ti；W位于周期表中第8列，則W為Fe．
（1）CH₂O分子為甲醛，分子中C原子形成3個σ鍵、沒有孤電子對，故C原子采取sp²雜化，雜化軌道全部用于成鍵，為平面三角形結構，
故答案為：sp²雜化；平面三角形；
（2）與CO₂分子互為等電子體的一種分子為N₂O或CS₂，CO₂在高溫高壓下所形成晶體，由其晶胞結構可知晶胞中白色球數目為4+8×$\frac{1}{8}$+6×$\frac{1}{2}$=8，黑色球數目為16，故白色球為C元素、黑色球為O原子，每個碳原子周圍有4個氧原子，每個氧原子周圍有2個碳原子，晶體中不存在CO₂分子，故在高溫高壓下所形成的晶體為原子晶體，
故答案為：N₂O或CS₂；原子；
（3）[Al（OH）₄]^-中鋁離子與氫氧根離子之間存在配位鍵、氫氧根離子中氧原子與氫原子之間形成共價鍵，屬于σ鍵，離子中沒有π鍵，
故選：abc；
（4）“生物金屬”Ti內部原子的堆積方式是面心立方堆積，以頂點原子研究，與之相鄰的原子位于面心，每個頂點原子為12面共用，故則晶胞中E原子的配位數為12；
晶胞中Ti原子數目為8×$\frac{1}{8}$+6×$\frac{1}{2}$=4，晶胞質量為4×$\frac{Mr}{{N}_{A}}$g，若該晶胞的密度為ρ g．cm^-3，則晶胞棱長=$\root{3}{\frac{4×\frac{{M}_{r}}{{N}_{A}}g}{ρg/c{m}^{3}}}$=$\root{3}{\frac{4{M}_{r}}{ρ{N}_{A}}}$cm，
故答案為：12；$\root{3}{\frac{4{M}_{r}}{ρ{N}_{A}}}$；
（5）①W為Fe元素，核外電子數為26，基態原子價電子排布式為3d⁶4s²，
故答案為：3d⁶4s²；
②與CN^-與互為等電子體一種分子為N₂，CN^-中含有C≡N三鍵，則1個CN^-中含有2mol π鍵，含有π鍵數目為
1.204×10²⁴，
故答案為：N₂；1.204×10²⁴．

點評 本題是對物質結構與性質的考查，涉及雜化軌道、分子構型、等電子體、晶胞結構與計算、化學鍵等，需要學生具備扎實的基礎與遷移運用能力，難度中等．