Question

10．A、B、C、D、E、F、G是前四周期（除稀有氣體）原子序數依次增大的七種元素，A的原子核外電子只有一種運動狀態；B、C的價電子層中未成對電子數都 是2；B、C、D同周期；E核外的s、p能級的電子總數相；F與E同周期且第一電離能比E�。籊的+1價離子（G⁺）的各層電子全充滿．回答下列問題：（相關問題用元素符號表示）
（1）寫出E的基態原子的電子排布式1s²2s²2p⁶3s²．
（2）B與C可形成化合物BC和BC₂，BC₂屬于非極性（填“極性”、“非極性”）分子，1mol BC含有π鍵為2mol．
（3）由元素A、C、G組成的離子[G（A₂C）₄]²⁺在水溶液中顯天藍色，不考慮空間結構，[G（A₂C）₄]²⁺的結構可用示意圖表示為（配位鍵用→標出）．
（4）測定A、D形成的化合物的相對分子質量時，實驗測定值一般高于理論值的原因是HF分子之間存在氫鍵，形成締合分子．
（5）由元素A、B、F組成的原子個數比9：3：1的一種物質，分子中含三個相同的原子團，其結構簡式為Al（CH₃）₃，分子中F原子的雜化方式為sp²，該物質遇水爆炸，生成白色沉淀和無色氣體，反應的化學方程式為Al（CH₃）₃+3H₂O=Al（OH）₃↓+3CH₄↑．
（6）G與氮元素形成的某種化合物的晶胞結構如圖，則該化合物的化學式為Cu₃N，若晶體密度為a g•cm^-3，列式計算G原子與氮原子最近的距離為$\root{3}{\frac{206}{8a{N}_{A}}}$×10¹⁰pm（不必計算出數值，阿伏加德羅常數的值用N_A表示）．

Answer 1

分析 在前四周期中原子序數依次增大的六種元素A、B、C、D、E、F、G中，A的原子核外電子只有一種運動狀態，故A為H；
周期元素B、C的價電子層中未成對電子數都是2，則B、C核外電子排布為1s²2s²2p²或1s²2s²2p⁴，為C、O，B、C、D同周期且原子序數依次增大但不是稀有氣體，故D為F；
E核外的s、p能級的電子總數相等，故E為Mg；
F原子序數大于E，F與E同周期且第一電離能比E小，F為Al；
G的+1價離子（G⁺）的各層電子全充滿，元素的基態原子最外能層只有一個電子，其它能層均已充滿電子，則核外電子數為2+8+18+1=29，故G為Cu，
（1）E為Mg元素，其原子核外有12個電子，根據構造原理書寫其核外電子排布式；
（2）電荷中心重合的分子為非極性分子，不重合的分子為極性分子，CO的結構式為C≡O，每個1CO分子含有2個π鍵；
（3）配位鍵由提供孤電子對的原子指向提供空軌道的原子；
（4）HF分子間能形成氫鍵；
（5）由元素H、C、Al組成的原子個數比9：3：1的一種物質，分子中含三個相同的原子團，其結構簡式為Al（CH₃）₃，根據價層電子對互斥理論判斷原子雜化類型，該物質遇水爆炸，生成白色沉淀和無色氣體，說明生成氫氧化鋁沉淀和甲烷；
（6）利用均攤分計算Cu、N原子個數，從而確定化學式；
設G原子與氮原子最近的距離為bcm，則晶胞棱長=2bcm，則晶胞體積=（2bcm）³，故晶體的密度=$\frac{\frac{M}{{N}_{A}}}{V}$，從而計算b．

解答 解：在前四周期中原子序數依次增大的六種元素A、B、C、D、E、F、G中，A的原子核外電子只有一種運動狀態，故A為H；
周期元素B、C的價電子層中未成對電子數都是2，則B、C核外電子排布為1s²2s²2p²或1s²2s²2p⁴，為C、O，B、C、D同周期且原子序數依次增大但不是稀有氣體，故D為F；
E核外的s、p能級的電子總數相等，故E為Mg；
F原子序數大于E，F與E同周期且第一電離能比E小，F為Al；
G的+1價離子（G⁺）的各層電子全充滿，元素的基態原子最外能層只有一個電子，其它能層均已充滿電子，則核外電子數為2+8+18+1=29，故G為Cu，
（1）E為Mg元素，其原子核外有12個電子，根據構造原理書寫其核外電子排布式為1s²2s²2p⁶3s²，
故答案為：1s²2s²2p⁶3s²；
（2）B（C）與C（O）可形成化合物BC（CO）和BC₂（CO₂），CO₂結構式為O=C=O，電荷中心重合，為非極性分子，CO的結構式為C≡O，含有2molπ鍵，
故答案為：非極性；2；
（3）Cu（H₂O）₄²⁺，水與銅離子形成4個配位鍵，結構為，
故答案為：；
（4）測定A、D形成的化合物HF的相對分子質量時，實驗測定值一般高于理論值的原因是HF分子之間存在氫鍵，形成締合分子，
故答案為：HF分子之間存在氫鍵，形成締合分子；
（5）由元素H、C、Al組成的原子個數比9：3：1的一種物質，分子中含三個相同的原子團，其結構簡式為Al（CH₃）₃，根據價層電子對互斥理論計算電子對數為3+$\frac{1}{2}$（3-3×1）=3，雜化類型為sp²，該物質遇水爆炸，生成白色沉淀和無色氣體，反應的化學方程式為Al（CH₃）₃+3H₂O=Al（OH）₃↓+3CH₄↑，
故答案為：Al（CH₃）₃；sp²；Al（CH₃）₃+3H₂O=Al（OH）₃↓+3CH₄↑；
（6）晶胞中Cu原子數目=12×$\frac{1}{4}$=3、N原子數目=8×$\frac{1}{8}$=1，故化學式為：Cu₃N；
設G原子與氮原子最近的距離為bcm，則晶胞棱長=2bcm，則晶胞體積=（2bcm）³，故晶體的密度=$\frac{\frac{M}{{N}_{A}}}{V}$=$\frac{\frac{206}{{N}_{A}}}{（2b）^{3}}$g•cm^-3=ag•cm^-3，則b=$\root{3}{\frac{206}{8a{N}_{A}}}$cm=$\root{3}{\frac{206}{8a{N}_{A}}}$×10¹⁰pm，
故答案為：Cu₃N；$\root{3}{\frac{206}{8a{N}_{A}}}$×10¹⁰．

點評 本題考查物質結構和性質，為高頻考點，涉及晶胞計算、原子雜化方式判斷、氫鍵、配位鍵等，明確物質結構、原子結構及基本原理是解本題關鍵，難點是晶胞計算，注意配位鍵表示方法及CO結構，為易錯點．