Question

6．已知A、B、C、D、E、F均為前四周期元素．A元素的原子價電子排布為ns²np²，B元素的最外層電子數是其電子層數的3倍，C元素原子核外的M層中只有2對成對電子．D元素原子的M電子層的P能級中有3個未成對電子．B離子與E離子具有相同的電子層結構，可形成E₂B₂、E₂B型化合物．F元素位于元素周期表的ds區，其原子與E原子具有相同的最外層電子數．
請回答下面的問題：
（1）根據以上信息推斷：①B元素為氧②F原子核外的價電子排布為3d¹⁰4s¹．
（2）指出在元素周期表中：①C元素在p區；②E元素在s區．
（3）當n=2時，A與氫元素形成的相對分子質量為26的分子應屬于非極性分子（填“極性“或“非極性”），該分子中有3個σ鍵2個π鍵．
（4）當n=3時，A與B形成的晶體屬于原子晶體．A單質的晶體結構中，A原子采用sp³雜化，A原子數與A-A鍵數之比為1：2．
（5）DCl₃分子中，中心原子D有1對孤電子對，DCl₃分子的空間構型為三角錐形．
（6）元素F的某種氧化物的晶體晶胞結構如右圖所示，其中實心球表示F 原子，則該氧化物的化學式為Cu₂O．該晶體的密度為ag•cm^-3，則晶胞的體積是$\frac{288}{a{N}_{A}}$（只要求列出算式）．
（7）A-F六種元素中，有一種元素的部分電離能數據如下，它可能是P（寫元素符號）（其中I₁-I₇分別表示該元素的第一電離能--第七電離能）．

電離能	I1	I2	I3	I4	I5	I6	I7
（KJ．mol-1）	14.5	29.6	47.4	77.5	97.9	551.9	666.8

Answer 1

分析 A、B、C、D、E、F均為前四周期元素，B元素的最外層電子數是其電子層數的3倍，B為O元素；B離子與E離子具有相同的電子層結構，離子含有電子數為10，可形成E₂B₂、E₂B型化合物，故E為Na元素；C元素原子核外的M層中只有2對成對電子，則C元素價電子排布為3s²3p⁴，故C為S元素；D元素原子的M電子層的P能級中有3個未成對電子，則D元素價電子排布為3s²3p³，故D為P元素；F元素位于元素周期表的ds區，其原子與E原子具有相同的最外層電子數，最外層電子數為1，故F的價電子排布為3d¹⁰4s¹，F是Cu元素，A元素的原子價電子排布為ns²np²，屬于第ⅣA族．
（1）根據能量最低原理書寫Cu原子核外電子排布；
（2）根據最后電子填充的能級確定其在周期表中的區域；
（3）A元素的原子價電子排布為ns²np²，當n=2時，A是C元素，與氫元素形成的相對分子質量為26的分子為乙炔；
（4）A元素的原子價電子排布為ns²np²，當n=3時，A是Si元素，硅和氧形成的晶體是二氧化硅晶體，屬于原子晶體；Si晶體中每個Si原子與另外4個Si原子形成正四面體結構，每個Si-Si鍵為Si原子提供$\frac{1}{2}$，根據均攤法計算Si原子所處共價鍵數目；
（5）AB_n型分子A原子孤對電子數=$\frac{1}{2}$（a-xb），a為A原子價電子數目，x為A原子結合原子數，b為B原子最多結合電子數目；
P原子價層電子對數=σ數+孤對電子數，結合P原子的孤對電子，確定PCl₃分子的空間構型；
（6）根據均攤法計算晶胞中Cu原子、O原子數目，據此確定化學式；根據晶胞中原子數目計算晶胞質量，根據V=$\frac{m}{ρ}$計算晶胞體積；
（7）相同能層電子能量相差不大，不能能層電子能量相差較大，故失去不同能層電子時電離能會發生突躍，由表中數據可知，失去第6個電子時，電離能劇增，故該元素最外層電子數為5．

解答 解：A、B、C、D、E、F均為前四周期元素，B元素的最外層電子數是其電子層數的3倍，B為O元素；B離子與E離子具有相同的電子層結構，離子含有電子數為10，可形成E₂B₂、E₂B型化合物，故E為Na元素；C元素原子核外的M層中只有2對成對電子，則C元素價電子排布為3s²3p⁴，故C為S元素；D元素原子的M電子層的P能級中有3個未成對電子，則D元素價電子排布為3s²3p³，故D為P元素；F元素位于元素周期表的ds區，其原子與E原子具有相同的最外層電子數，最外層電子數為1，故F的價電子排布為3d¹⁰4s¹，F是Cu元素，A元素的原子價電子排布為ns²np²，屬于第ⅣA族．
（1）①由上述分析可知，B為氧元素；
②F為Cu原子，核外電子數為29，根據能量最低原理，核外的價電子排布為3d¹⁰4s¹，
故答案為：氧；3d¹⁰4s¹；
（2）①C為S元素，外圍電子排布為3s²3p⁴，電子最后填充p能級，屬于p區元素，
②E為Na元素，外圍電子排布式為3s¹，電子最后填充s能級，屬于s區元素，
故答案為：p；s；
（3）A元素的原子價電子排布為ns²np²，當n=2時，A是C元素，與氫元素形成的相對分子質量為26的分子為乙炔，其結構式為H-C≡C-H，屬于直線型對稱結構，分子中正負電荷重心重合，為非極性分子，乙炔分子中C-H單鍵為個σ鍵，-C≡C-三鍵含有1個σ鍵、2個π鍵，故乙炔分子中共含有3σ鍵、2個π鍵，
故答案為：非極性；3；2；
（4）A元素的原子價電子排布為ns²np²，當n=3時，A是Si元素，硅和氧形成的晶體是二氧化硅晶體，屬于原子晶體；Si晶體中每個Si原子與另外4個Si原子形成正四面體結構，Si原子成4個σ鍵、不含孤對電子，采取sp³雜化，每個Si-Si鍵為Si原子提供$\frac{1}{2}$，即每個Si原子成共價鍵數目為4×$\frac{1}{2}$=2，故硅晶體中Si原子與Si-Si鍵數目之比=1：2，
故答案為：原子；sp³；1：2；
（5）PCl₃分子中，中心原子P含有孤對電子對數=$\frac{5-1×3}{2}$=1，PCl₃分子中S原子價層電子對數=3+1=4，故其空間構型為三角錐形，
故答案為：1；三角錐形；
（6）由晶胞結構可知，晶胞中Cu原子數目=4、O原子數目=1+8×$\frac{1}{8}$=2，故該氧化物的化學式為Cu₂O，晶胞質量為$\frac{4×64+16×2}{{N}_{A}}$g，該晶體的密度為ag•cm^-3，則晶胞的體積為$\frac{4×64+16×2}{{N}_{A}}$g÷ag•cm^-3=$\frac{288}{a{N}_{A}}$cm³，
故答案為：Cu₂O；$\frac{288}{a{N}_{A}}$；
（7）相同能層電子能量相差不大，不能能層電子能量相差較大，故失去不同能層電子時電離能會發生突躍，由表中數據可知，失去第6個電子時，電離能劇增，故該元素最外層電子數為5，可能為上述P元素，
故答案為：P．

點評 本題考查物質結構與性質，題目比較綜合，涉及結構性質位置關系、核外電子排布、分子結構與性質、價層電子對互斥理論、雜化理論、化學鍵、電離能、晶胞計算等，側重考查主干知識，需要學生具備扎實的基礎知識，難度中等，（4）為易錯點、難點，注意識記中學常見晶體結構．