Question

A～G是前四周期原子序數依次增大的七種元素．A、C的價電子層中未成對電子數都是2；D⁺與C的簡單離子具有相同離子結構；E核外的s、p能級的電子總數相等；F與E同周期且第一電離能比E��；G為周期表第11列元素．回答下列問題：
（1）寫出元素B的符號：

 

．
（2）寫出元素F的M層電子排布圖：

 

．
（3）G的硫酸鹽與氨水反應可形成G（NH₃）₄²⁺，1mol該配離子中含有σ鍵的數目為

 

．向該配合物溶液中加入乙醇，得到物質的化學式為

 

；
（4）含有A、C元素的化合物甲醛（H₂C=O）經氧化可得到甲酸，在Ni催化作用下加氫可得甲醇（CH₃OH），二者酯化可得到甲酸甲酯，甲酸甲酯分子中碳原子的雜化軌道類型有

 

；甲醇分子內的O-C-H鍵角

 

（填“大于”“等于”或“小于”）甲醛分子內的O-C-H鍵角；通常狀況下，甲醛為氣體，甲醇為液體，解釋二者沸點差異的原因

 

（5）C和D形成的一種離子化合物的晶胞結構如圖，該晶體中陽離子的配位數為

 

．在一個陰離子周圍距其最近的所有陽離子構成的幾何體為

 

．已知該晶胞的密度為ρ g/cm³，阿伏加德羅常數為N_A，求晶體中陰陽離子間最近的距離為

 

cm． （用含ρ、N_A的計算式表示）

Answer 1

考點：晶胞的計算,位置結構性質的相互關系應用

專題：元素周期律與元素周期表專題,化學鍵與晶體結構

分析：A～G是前四周期原子序數依次增大的七種元素，G為周期表第11列元素，則G為Cu元素；A、C的價電子層中未成對電子數都是2，價電子層排布為ns²np²或ns²np⁴，E核外的s、p能級的電子總數相等，結合原子序數可知，其核外電子排布為1s²2s²2p⁶3s²，則E為Mg；F與E同周期且第一電離能比E小，原子序數大于Mg，則F為Al；D⁺與C的簡單離子具有相同離子結構，結合價層電子排布，可以推知C為O元素、D為Na、A為碳元素，B元素原子序數介于碳、氧之間，則B為N元素，據此解答．

解答： 解：A～G是前四周期原子序數依次增大的七種元素，G為周期表第11列元素，則G為Cu元素；A、C的價電子層中未成對電子數都是2，價電子層排布為ns²np²或ns²np⁴，E核外的s、p能級的電子總數相等，結合原子序數可知，其核外電子排布為1s²2s²2p⁶3s²，則E為Mg；F與E同周期且第一電離能比E小，原子序數大于Mg，則F為Al；D⁺與C的簡單離子具有相同離子結構，結合價層電子排布，可以推知C為O元素、D為Na、A為碳元素，B元素原子序數介于碳、氧之間，則B為N元素，
（1）由上述分析可知，B為N元素，故答案為：N；
（2）元素F為Al，其M層電子排布圖為：，故答案為：；
（3）硫酸銅與氨水反應可形成Cu（NH₃）₄²⁺，N-H鍵及配位鍵屬于σ鍵，1mol該配離子中含有σ鍵為16mol，σ鍵的數目為16N_A，向該配合物溶液中加入乙醇，形成得到物質的化學式為[Cu（NH₃）₄]SO₄?H₂O，
故答案為：16N_A；[Cu（NH₃）₄]SO₄?H₂O；
（4）甲酸甲酯（HCOOCH₃）中，HCOO-中C原子成3個σ鍵，沒有孤電子對，C原子采取sp²雜化，甲基中C原子成4個σ鍵，采取sp³雜化，分子中碳原子的雜化軌道類型有sp²、sp³；
甲醛分子內C原子沒有孤電子對，而甲醇分子中O原子含有2對孤電子對，孤電子對之間的排斥大于成鍵電子對之間的排斥，故甲醇分子內的O-C-H鍵角小于甲醛分子內的O-C-H鍵角；
甲醇分子之間形成氫鍵，而甲醛分子之間無氫鍵，故通常狀況下，甲醛為氣體，甲醇為液體，
故答案為：sp²、sp³；小于；甲醇分子之間形成氫鍵，而甲醛分子之間無氫鍵；
（5）晶胞中黑色球數目=8×

1

8

+6×

1

2

=4，小白色球數目為8，該物質為Na₂O，小白色球為Na⁺離子，黑色球為O^2-離子，由晶胞結構可知，每個Na⁺離子周圍有4個O^2-，該晶體中陽離子的配位數為4；
以晶胞中上面心O^2-離子為研究對象，距一個O^2-周圍最近的Na⁺離子有8個，位于晶胞中上層4個Na⁺及上面晶胞中的下層4個Na⁺，8個Na⁺離子構成的幾何體為立方體結構；
該晶胞質量=4×

62

NA

g，該晶胞的密度為ρ g?cm^-3，則晶胞邊長=

3	4× 62 NA g ρ g?cm-3

=

3	248 ρ?NA

cm，每個Na⁺離子與周圍有4個O^2-離子形成正四面體結構，如圖所示，F為Na⁺離子，A、B、C、D為O^2-離子，令晶體中陰陽離子間最近的距離為r，即FA長=r，根據體積關系可知，AO長=4OF長，故FA長=3OF長，故AO長=r+

1

3

×r=

4

3

r，設BC長為a，BO長=

2

3

×（

3

2

×a）=

3

3

a，則OA長=

a2-( 3 3 a)2

=

6

3

a，故

6

3

a=

4

3

r，故a=

2 6

3

r，則晶胞棱長=

2

2

×（2×

2 6

3

r）=

4 3

3

r，即

4 3

3

r=

3	248 ρ?NA

cm，則r=

3

4

×

3	248 ρ?NA

cm，
故答案為：4；立方體；

3

4

×

3	248 ρ?NA

．

點評：該題以“周期表中元素的推斷”為載體，考查物質結構與性質，涉及核外電子排布、化學鍵、配合物、晶胞計算，（5）中晶胞計算為易錯點、難點，需要學生具備一定空間想象及數學計算能力，注意利用均攤法進行計算，難度較大．