Question

2．已知A、B、C、D四種短周期主族元素位于同一周期，且它們的核電荷數依次增大．A原子，C原子的L能層中，都有兩個未成對的電子，C、E同主族．F、G都是第四周期元素，F原子核外有4個未成對電子，G原子除最外能層只有1個電子外，其余各能層均為全充滿．根據以上信息填空：
（1）G原子核外有29種運動狀態不同的電子，G⁺最外層具有的原子軌道數為9
（2）F²⁺離子的價層電子排布圖是，
（3）A元素的最高價氧化物的水化物中心原子采取的軌道雜化方式為sp²雜化，B元素的最簡單氣態氫化物的VSEPR模型為四面體．
（4）化合物AC₂和陰離子EAB^-互為等電子體，它們結構相似，EAB^-的電子式為．
（5）向G的硫酸鹽GSO₄溶液中加入過量強堿溶液可生成[G（OH）₄]^2-．不考慮空間構型．[G（OH）₄]^2-的結構可用示意圖表示為（需要用箭頭指出配位鍵）．
（6）已知CaD₂晶體（見如圖）的密度為ρg/cm³，N_A為阿伏加德羅常數，棱上相 鄰的兩個Ca²⁺的核間距為a cm，則CaD₂的相對分子質量可以表示為$\frac{ρ{a}^{3}{N}_{A}}{4}$．（用ρ、a、N_A表示）

Answer 1

分析 A、B、C、D四種短周期元素，它們的核電荷數依次增大，A原子、C原子的L能層中都有兩個未成對的電子，則A原子核外電子排布為1s²2s²2p²，C原子核外電子排布為1s²2s²2p⁴，故A為碳元素、C為氧元素，則D為氟元素，原子序數介于C、O之間，則B為氮元素；C、E同主族，則E為S元素；F、G都是第四周期元素，F原子核外有4個未成對電子，原子核外電子排布為1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁶4s²，則F為Fe；G原子除最外能層只有1個電子外，其余各能層均為全充滿，G原子核外電子數=2+8+18+1=29，則G為Cu元素，以此解答．

解答 解：A、B、C、D四種短周期元素，它們的核電荷數依次增大，A原子、C原子的L能層中都有兩個未成對的電子，則A原子核外電子排布為1s²2s²2p²，C原子核外電子排布為1s²2s²2p⁴，故A為碳元素、C為氧元素，則D為氟元素，B原子序數介于C、O之間，則B為氮元素；C、E同主族，則E為S元素；F、G都是第四周期元素，F原子核外有4個未成對電子，原子核外電子排布為1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁶4s²，則F為Fe；G原子除最外能層只有1個電子外，其余各能層均為全充滿，G原子核外電子數=2+8+18+1=29，則G為Cu元素，
（1）G為Cu，原子核外電子數為29，運動狀態各不相同，Cu⁺最外層為M層，該能層有1個s軌道、3個p軌道、5個d軌道，共有9 個原子軌道，故答案為：29；9；
（2）Fe²⁺離子的價層電子排布3d⁶，其價層電子排布圖是，故答案為：；
（3）碳元素的最高價氧化物對應的水化物為H₂CO₃，分子結構式為，中心C原子成3個σ鍵、沒有孤電子對，C原子采取sp²雜化方式；B的氣態氫化物為NH₃，N形成3個δ鍵，孤電子對數為$\frac{5-3×1}{2}$=1，價層電子對數為4，則VSEPR模型為四面體，故答案為：sp²；四面體；
（4）化合物CO₂、N₂O和陰離子SCN^-互為等電子體，它們結構相似，SCN^-中C原子與S、N原子之間形成2對共用電子對，SCN^-的電子式為，故答案為：；
（5）[Cu（OH）₄]^2-中Cu與4個OH^-形成配位鍵，O原子提供電子對，Cu²⁺提供空軌道，如圖：，故答案為：；
（6）該立方體中鈣離子位于頂點，數目為：8×$\frac{1}{8}$+6×$\frac{1}{2}$=4，氟離子位于體內，數目為8，則晶胞摩爾質量為4M，兩個Ca²⁺的核間距為acm，
則ρ×a³=$\frac{4M}{{N}_{A}}$，M=$\frac{ρ{a}^{3}{N}_{A}}{4}$，
故答案為：$\frac{ρ{a}^{3}{N}_{A}}{4}$．

點評 本題是對考查物質結構的考查，涉及核外電子排布、雜化理論、等電子體、配合物、晶胞計算等，需要學生具備扎實的基礎，（6）為易錯點、難點，需要學生具備一定的空間想象與數學計算能力，難度中等．