Question

3．已知A、B、C、D、E五種元素是周期表中前四周期元素，且原子序數(shù)依次增大．其中A、B、C為同周期的非金屬元素，且B、C原子中均有兩個(gè)未成對(duì)電子．D、E為同周期元素且分別位于s區(qū)和d區(qū)．五種元素所有的s能級(jí)電子均為全充滿．E的d能級(jí)電子數(shù)等于A、B、C最高能層的p能級(jí)電子數(shù)之和．回答下列問題：
（1）五種元素中，電負(fù)性最大的是O（填元素符號(hào)）．
（2）E常有+2，+3兩種價(jià)態(tài)，畫出E²⁺離子的價(jià)電子排布圖．
（3）自然界中，含A的鈉鹽是一種天然礦藏，其化學(xué)式寫作Na₂A₄O₇•10H₂O，實(shí)際上它的結(jié)構(gòu)單元是由兩個(gè)H₃AO₃和兩個(gè)[A（OH）₄]^-縮合而成的雙六元環(huán)，應(yīng)該寫成Na₂[A₄O₅（OH）₄]•8H₂O，其結(jié)構(gòu)式如圖1，它的陰離子可形成鏈狀結(jié)構(gòu)．
①A原子的雜化軌道類型為sp²、sp³．
②該陰離子由極性鍵和配位鍵構(gòu)成，請(qǐng)?jiān)趫D1中用“→”標(biāo)出其中的配位鍵．該陰離子通過氫鍵相互結(jié)合形成鏈狀結(jié)構(gòu)．
③已知H₃AO₃為一元弱酸，根據(jù)上述信息，用離子方程式解釋分析H₃AO₃為一元酸的原因（用元素符號(hào)表示）H₃BO₃+H₂O?[B（OH）₄]^-+H⁺．
（4）E²⁺離子在水溶液中以[E（H₂O）₆]²⁺形式存在，向含E²⁺離子的溶液中加入氨水，可生成更穩(wěn)定的[E（NH₃）₆]²⁺離子，其原因是N元素電負(fù)性更小，更易給出孤對(duì)電子形成配位鍵．[E（NH₃）₆]²⁺的立體構(gòu)型為正八面體．
（5）由元素B、D組成的某離子化合物的晶胞結(jié)構(gòu)如圖2，寫出該物質(zhì)的電子式，若晶胞的長(zhǎng)寬高分別為520pm、520pm和690pm，該晶體密度為2.28g/cm³（保留到小數(shù)點(diǎn)后兩位）．

Answer 1

分析 A、B、C、D、E五種元素是周期表中前四周期元素，且原子序數(shù)依次增大．其中A、B、C為同周期的非金屬元素，三元素處于短周期，且B、C原子中均有兩個(gè)未成對(duì)電子，二者外圍電子數(shù)排布分別為ns²2p²、ns²2p⁴，結(jié)合A為非金屬元素，可知A為硼元素、B為碳元素、C為O元素；D、E為同周期元素且分別位于s區(qū)和d區(qū)，則二者處于第四周期，五種元素所有的s能級(jí)電子均為全充滿，則D為Ca；E的d能級(jí)電子數(shù)等于A、B、C最高能層的p能級(jí)電子數(shù)之和，則E的d能級(jí)電子數(shù)為1+2+4=7，即E的外圍電子排布為3d⁷4s²，故E為Fe．
（1）非金屬性越強(qiáng)電負(fù)性越大，同周期自左而右電負(fù)性增大；
（2）E為Fe，F(xiàn)e²⁺離子的價(jià)電子排布式為3d⁶，根據(jù)泡利原理、洪特規(guī)則畫出價(jià)電子排布圖；，
（3）①A為B原子，結(jié)構(gòu)中B原子形成3個(gè)單鍵、4個(gè)單鍵（含有1個(gè)配位鍵），B原子核外最外層的3個(gè)電子全部參與成鍵；
②形成4個(gè)鍵的B原子中含有1個(gè)配位鍵，氫氧根離子中氧原子與B原子之間形成配位鍵；該陰離子通過氫鍵相互結(jié)合形成鏈狀結(jié)構(gòu)；
③H₃AO₃為一元弱酸，與水形成配位鍵，電離出[A（OH）₄]^-與氫離子；
（4）N元素電負(fù)性更小，更易給出孤對(duì)電子形成配位鍵，[Fe（NH₃）₆]²⁺的立體構(gòu)型為正八面體，
（5）由元素C、Ca組成的某離子化合物為CaC₂，屬于離子化合物，C₂^2-離子中碳原子之間形成3對(duì)共用電子對(duì)；
晶胞中鈣離子、C₂^2-數(shù)目相等，根據(jù)均攤法計(jì)算晶胞中鈣離子、C₂^2-數(shù)目數(shù)目，再計(jì)算晶胞質(zhì)量，根據(jù)ρ=$\frac{m}{V}$計(jì)算晶胞密度．

解答 解：A、B、C、D、E五種元素是周期表中前四周期元素，且原子序數(shù)依次增大．其中A、B、C為同周期的非金屬元素，三元素處于短周期，且B、C原子中均有兩個(gè)未成對(duì)電子，二者外圍電子數(shù)排布分別為ns²2p²、ns²2p⁴，結(jié)合A為非金屬元素，可知A為硼元素、B為碳元素、C為O元素；D、E為同周期元素且分別位于s區(qū)和d區(qū)，則二者處于第四周期，五種元素所有的s能級(jí)電子均為全充滿，則D為Ca；E的d能級(jí)電子數(shù)等于A、B、C最高能層的p能級(jí)電子數(shù)之和，則E的d能級(jí)電子數(shù)為1+2+4=7，即E的外圍電子排布為3d⁷4s²，故E為Co．
（1）非金屬性越強(qiáng)電負(fù)性越大，同周期自左而右電負(fù)性增大，五種元素中，O元素電負(fù)性最大，
故答案為：O；
（2）E為Co，Co²⁺離子的價(jià)電子排布圖，
故答案為：；
（3）①A為B原子，結(jié)構(gòu)中B原子形成3個(gè)單鍵、4個(gè)單鍵（含有1個(gè)配位鍵），B原子核外最外層的3個(gè)電子全部參與成鍵，雜化雜化軌道類型為sp²、sp³，
故答案為：sp²、sp³；
 ②形成4個(gè)鍵的B原子中含有1個(gè)配位鍵，氫氧根離子中氧原子與B原子之間形成配位鍵，圖1中用“→”標(biāo)出其中的配位鍵為：，該陰離子通過氫鍵相互結(jié)合形成鏈狀結(jié)構(gòu)，
故答案為：；氫鍵；
③H₃AO₃為一元弱酸，與水形成配位鍵，電離出[A（OH）₄]^-與氫離子，用離子方程式解釋分析H₃BO₃為一元酸的原因：H₃BO₃+H₂O?[B（OH）₄]^-+H⁺，
故答案為：H₃BO₃+H₂O?[B（OH）₄]^-+H⁺；
（4）Fe²⁺離子在水溶液中以[Fe（H₂O）₆]²⁺形式存在，向含F(xiàn)e²⁺離子的溶液中加入氨水，可生成更穩(wěn)定的[Fe（NH₃）₆]²⁺離子，其原因是：N元素電負(fù)性更小，更易給出孤對(duì)電子形成配位鍵，[Fe（NH₃）₆]²⁺的立體構(gòu)型為正八面體，
故答案為：N元素電負(fù)性更小，更易給出孤對(duì)電子形成配位鍵；正八面體；
（5）由元素C、Ca組成的某離子化合物為CaC₂，該物質(zhì)的電子式為，
晶胞中鈣離子、C₂^2-數(shù)目相等，C₂^2-數(shù)目數(shù)目為8×$\frac{1}{8}$+6×$\frac{1}{2}$=4，則晶胞質(zhì)量為4×$\frac{64}{6.02×1{0}^{23}}$g，若晶胞的長(zhǎng)寬高分別為520pm、520pm和690pm，該晶體密度為4×$\frac{64}{6.02×1{0}^{23}}$g÷（520×10^-10cm×520×10^-10cm×690×10^-10cm）=2.28g/cm³，
故答案為：；2.28．

點(diǎn)評(píng) 本題是對(duì)物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)的考查，涉及核外電子排布、電負(fù)性、雜化方式、微粒結(jié)構(gòu)、配位鍵、晶胞計(jì)算等，推斷元素是解題關(guān)鍵，側(cè)重考查學(xué)生分析推理能力、知識(shí)遷移運(yùn)用能力，需要學(xué)生具備扎實(shí)的基礎(chǔ)．