Question

[化學--選修3物質結構與性質]
已知A、B、C、D、M、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．M和W均有“生物金屬”之稱，M⁴⁺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）l mol B₂A₂分子中含σ鍵的數目是

 

．
（2）BC₂在高溫高壓下所形成的晶體其晶胞（晶體中最基本的重復單元）如圖1所示．則該晶體的類型屬于

 

晶體（選填“分子”、“原子”、“離子”或“金屬”）；該晶體中B原子軌道的雜化類型為

 

．
（3）“生物金屬”M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．若該晶胞的密度為ρ g/cm³，阿伏加德羅常數為N_A，M原子的摩爾質量為Mr g/mol，則該晶胞的“邊長”為

 

cm．
（4）“生物金屬”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

 

．
②CN^-與

 

（一種單質分子）互為等電子體．
（5）光譜證實單質D與強堿溶液反應有[D（OH）₄]^-生成，則[D（OH）₄]^-中存在

 

．
a．極性鍵        b．配位鍵        c．σ鍵        d．π鍵

Answer 1

考點：晶胞的計算,配合物的成鍵情況,“等電子原理”的應用,原子軌道雜化方式及雜化類型判斷

專題：化學鍵與晶體結構

分析：A、B、C、D、E五種元素的原子序數依次增大，B原子核外電子有6種不同的運動狀態，S軌道電子數是P軌道電子數的兩倍，則B原子核外有6個電子，則B為碳元素；C原子L層上有2對成對電子，則D原子電子排布式為1s²2s²2p⁴，所以C為氧元素；原子序數A＜B，B為碳元素，A原子的最外層電子數等于其周期序數，則A為氫元素；D原子的最外層電子數等于其周期序數，D原子的電子層數是A的3倍，D為鋁元素，M⁴⁺離子和氬原子的核外電子排布相同，則M為22號元素，是鈦元素，W處于周期表中第8列，則為第ⅥⅡ族元素，且位于前四周期，則可知W為鐵元素，據此答題．

解答： 解：A、B、C、D、E五種元素的原子序數依次增大，B原子核外電子有6種不同的運動狀態，S軌道電子數是P軌道電子數的兩倍，則B原子核外有6個電子，則B為碳元素；C原子L層上有2對成對電子，則D原子電子排布式為1s²2s²2p⁴，所以C為氧元素；原子序數A＜B，B為碳元素，A原子的最外層電子數等于其周期序數，則A為氫元素；D原子的最外層電子數等于其周期序數，D原子的電子層數是A的3倍，D為鋁元素，M⁴⁺離子和氬原子的核外電子排布相同，則M為22號元素，是鈦元素，W處于周期表中第8列，則為第ⅥⅡ族元素，且位于前四周期，則可知W為鐵元素，所以A為氫元素；B為碳元素；C為氧元素；D為鋁元素；M為鈦元素；W為鐵元素；
（1）B₂A₂為C₂H₂，C₂H₂的結構式為H-C≡CH，單鍵為δ鍵，三鍵含有1個δ鍵、2個π鍵，1個C₂H₂分子中含有3個δ鍵，所以l molC₂H₂分子中含σ鍵的數目是3 N_A（或1.806×10²⁴），故答案為：3 N_A（或1.806×10²⁴）；
（2）BD₂是CO₂，由晶體結構圖可知，大球為碳原子，小球為氧原子，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，該晶體中C原子軌道的雜化數為4，碳原子采取sp³雜化，故答案為：原子；sp³；
（3）在每個鈦的晶胞中含有鈦原子數為8×

1

8

+6×

1

2

=4，設晶胞的連長為a，根據ρ=

m

V

有，ρ=

4Mr NA

a3

，所以a=

3	4Mr ρNA

cm，故答案為：

3	4Mr ρNA

；
（4）①Fe是26號元素，基態原子價電子排布式為3d⁶4s²，故答案為：3d⁶4s²；
②將C原子及1個電子用“N”代換可得CN^-等電子體分子N₂；故答案為：N₂；
（5）E為鋁元素，光譜證實單質E與強堿溶液反應有[Al（OH）₄]^-生成，[Al（OH）₄]^-中氧原子與氫原子之間為共價鍵，是單鍵，屬于δ鍵，鋁離子與氫氧根離子之間形成配位鍵，配位鍵也屬于共價鍵．所以，[Al（OH）₄]^-中存在共價鍵、配位鍵、δ鍵，故選：abc．

點評：本題以元素推斷為載體，考查原子結構、電負性、電離能、化學鍵與晶體結構、晶胞的計算等知識，是對所學知識的綜合考查與運用，難度不大，根據結構推斷元素是解題關鍵．