Question

2．如圖1為元素周期表的一部分，其中編號代表對應的元素．

請回答下列問題：
（1）寫出元素⑦的基態原子外圍電子排布式3d⁵4S¹，元素⑧位于ds區．⑤元素原子的價層電子的電子排布圖為，
（2）若元素①③⑤形成的某化合物顯酸性，經測定這三種元素的質量比為1：6：16，該化合物對氫氣的相對密度為23，則其中所有雜化原子的雜化方式分別為SP²和SP³．
（3）元素③④⑤⑥的第一電離能由大到小的順序是F＞N＞O＞C（用元素符號表示）．請寫出由④和⑤兩種元素形成的與N₃ˉ互為等電子體的分子的化學式N₂O，（寫出一種即可）其VSEPR構型為直線形．
（4）ZnS的晶胞結構如圖2所示，在ZnS晶胞中，S^2-的配位數為4．
（5銅能與類鹵素（SCN）₂分子（與氯氣分子性質相似）反應生成Cu（SCN）₂，1mol（SCN）₂分子中含有共價鍵的數目為9N_A．銅與金形成的金屬互化物結構如圖3，其晶胞邊長為a nm，該金屬互化物的密度為$\frac{389}{{N}_{A}•{a}^{3}×1{0}^{-21}}$g•cm^-3（用含“a、N_A 的代數式表示）g•cm^-3．

Answer 1

分析 根據元素在周期表中的位置知，①②③④⑤⑥⑦⑧分別是H、Be、C、N、O、F、Cr、Cu元素．
（1）元素⑦的基態原子外圍電子為3d、4s電子，根據構造原理書寫其外圍電子排布式，根據最后填入電子名稱確定區域名稱，⑤是O元素，其2S、2P電子為其原子價電子；
（2）若元素①③⑤形成的某化合物顯酸性，經測定這三種元素的質量比為1：6：16，則這三種元素的原子個數之比=$\frac{1}{1}$：$\frac{6}{12}$：$\frac{16}{16}$=2：1：2，該化合物對氫氣的相對密度為23，則該化合物的相對分子質量為46，所以分子式為CH₂O₂，為HCOOH，根據價層電子對互斥理論確定原子雜化類型；
（3）同一周期元素中，元素的第一電離能隨著原子序數的增大而呈增大趨勢，但第VA族元素第一電離能大于相鄰元素；
由④和⑤兩種元素形成的與N₃ˉ互為等電子體的分子是N₂O，根據價層電子對互斥理論確定其VSEPR構型；
（4）根據晶胞的結構圖可求S^2-的配位數；
（5）根據（SCN）₂分子的結構N≡C-S-S-C≡N解答，根據均攤法計算出晶胞中Cu、Au原子數，根據$\frac{m}{V}$計算密度．

解答 解：根據元素在周期表中的位置知，①②③④⑤⑥⑦⑧分別是H、Be、C、N、O、F、Cr、Cu元素．
（1）元素⑦的基態原子外圍電子為3d、4s電子，根據構造原理書知其外圍電子排布式為3d⁵4s¹，該元素位于ds區，⑤是O元素，其2S、2P電子為其原子價電子，則⑤元素原子的價層電子的軌道表示式為，
故答案為：3d⁵4s¹；ds；；
（2）若元素①③⑤形成的某化合物顯酸性，經測定這三種元素的質量比為1：6：16，則這三種元素的原子個數之比=$\frac{1}{1}$：$\frac{6}{12}$：$\frac{16}{16}$=2：1：2，該化合物對氫氣的相對密度為23，則該化合物的相對分子質量為46，所以分子式為CH₂O₂，為HCOOH，C原子和羰基上O原子都含有3個σ鍵，所以為sp²雜化，羥基上O原子含有2個σ鍵和2個孤電子對，所以為sp³雜化，
故答案為：sp²；sp³；
（3）同一周期元素中，元素的第一電離能隨著原子序數的增大而呈增大趨勢，但第VA族元素第一電離能大于相鄰元素，所以③④⑤⑥的第一電離能由大到小的順序為F＞N＞O＞C，由④和⑤兩種元素形成的與N₃ˉ互為等電子體的分子是N₂O，該分子中價層電子對個數=2+$\frac{1}{2}$×（6-2×3）=2，所以為直線形分子，
故答案為：F＞N＞O＞C；N₂O；直線形；
（4）根據圖1，距離S^2-最近的鋅離子有4個，即S^2-的配位數為4，
故答案為：4；
（5）（SCN）₂分子的結構N≡C-S-S-C≡N，1mol（SCN）₂分子中含有共價鍵的數目為為9N_A，Cu原子位于晶胞面心，數目為6×$\frac{1}{2}$=3，Au原子為晶胞頂點，數目為8×$\frac{1}{8}$=1，晶胞體積V=（a×10^-7）3，密度$\frac{m}{V}$=$\frac{64×3+197}{\frac{{N}_{A}}{{a}^{3}×1{0}^{-21}}}$=$\frac{389}{{N}_{A}•{a}^{3}×1{0}^{-21}}$g•cm^-3，
故答案為：9N_A；$\frac{389}{{N}_{A}•{a}^{3}×1{0}^{-21}}$g•cm^-3．

點評 本題考查了元素周期表和元素周期律的綜合應用，涉及原子雜化方式的判斷、微粒空間構型的判斷、晶體的密度求算等知識點，根據價層電子對互斥理論、原子結構等知識點來分析解答，注意第一電離能規律中的異常現象，為易錯點，掌握根據均攤法計算晶胞原子個數的高頻考題技巧，題目難度中等．