Question

15．有A、B、C、D、E、F六種元素，A是周期表中原子半徑最小的元素，B是電負性最大的元素，C的2p軌道中有三個未成對的單電子，F(xiàn)原子核外電子數(shù)是B與C核外電子數(shù)之和，D是主族元素且與E同周期，E能形成紅色（或磚紅色）的E₂O和黑色的EO兩種氧化物，D與B可形成離子化合物，其晶胞結構如圖所示，請回答下列問題．
（1）A₂F分子中F原子的雜化類型是sp³，F(xiàn)的氧化物FO₃分子空間構型為平面正三角形．
（2）從圖中可以看出，D跟B形成的離子化合物；該離子化合物晶體密度為ag•cm^-3，則晶胞的體積是$\frac{4×78g•mo{l}^{-1}}{ag•c{m}^{-3}×{N}_{A}mo{l}^{-1}}$（寫出表達式即可）．
（3）E晶體中每個E原子周圍距離最近的E原子數(shù)目為12，空間利用率為$\frac{\sqrt{2}}{6}$π．

Answer 1

分析 有A、B、C、D、E、F六種元素，A是周期表中原子半徑最小的元素，則A為H元素；B是電負性最大的元素，則B為F元素；C的2p軌道中有三個未成對的單電子，則C原子核外電子排布為1s²2s²2p³，則C為N元素；F原子核外電子數(shù)是B與C核外電子數(shù)之和，則F原子核外電子數(shù)為9+7=16，則F為S元素；E能形成紅色（或磚紅色）的E₂O和黑色的EO兩種氧化物，則E為Cu元素；D與B可形成離子化合物，根據(jù)晶胞結構可知，晶胞中F原子數(shù)目為8，D原子數(shù)目為8×$\frac{1}{8}$+6×$\frac{1}{2}$=4，故化學式為DF₂，D為+2價，D是主族元素且與E同周期，處于第四周期，則D為Ca元素，據(jù)此解答．

解答 解：有A、B、C、D、E、F六種元素，A是周期表中原子半徑最小的元素，則A為H元素；B是電負性最大的元素，則B為F元素；C的2p軌道中有三個未成對的單電子，則C原子核外電子排布為1s²2s²2p³，則C為N元素；F原子核外電子數(shù)是B與C核外電子數(shù)之和，則F原子核外電子數(shù)為9+7=16，則F為S元素；E能形成紅色（或磚紅色）的E₂O和黑色的EO兩種氧化物，則E為Cu元素；D與B可形成離子化合物，根據(jù)晶胞結構可知，晶胞中F原子數(shù)目為8，D原子數(shù)目為8×$\frac{1}{8}$+6×$\frac{1}{2}$=4，故化學式為DF₂，D為+2價，D是主族元素且與E同周期，處于第四周期，則D為Ca元素，
（1）H₂S分子中S原子的價層電子對數(shù)=2+$\frac{6-1×2}{2}$=4，S原子采取sp³雜化，S的氧化物SO₃分子中S原子價層電子對數(shù)=3+$\frac{6-2×3}{2}$=3，S原子沒有孤對電子，故SO₃為平面正三角形，
故答案為：sp³；平面正三角形；
（2）D與F元素可形成離子化合物，根據(jù)晶胞結構可知，晶胞中F原子數(shù)目為8，D原子數(shù)目為8×$\frac{1}{8}$+6×$\frac{1}{2}$=4，故化學式為DF₂，D為+2價，D是主族元素且與E同周期，處于第四周期，則D為Ca元素，故該離子化合物化學式為CaF₂，晶胞的密度為ag•cm^-3，晶胞的質(zhì)量為$\frac{4×78g•mo{l}^{-1}}{N{\;}_{A}mo{l}^{-1}}$，故晶胞的體積為$\frac{\frac{4×78g•mol{\;}^{-1}}{N{\;}_{A}mol{\;}^{-1}}}{ag•cm{\;}^{-3}}$=$\frac{4×78g•mo{l}^{-1}}{ag•c{m}^{-3}×{N}_{A}mo{l}^{-1}}$，
故答案為：$\frac{4×78g•mo{l}^{-1}}{ag•c{m}^{-3}×{N}_{A}mo{l}^{-1}}$；
（3）E為Cu元素，金屬銅采用面心立方最密堆積（在晶胞的頂點和面心均含有一個Cu原子），銅的晶胞中，每個銅原子周圍距離最近的銅原子分布在同一層上四個角，加上下面4個面中心四個，和上面4個面對應的4個，總共12個；
設銅原子的比較為r，則晶胞的棱長為：$\frac{\sqrt{2}}{2}$×4r=2$\sqrt{2}$r，晶胞的體積為：（2$\sqrt{2}$r）³=16$\sqrt{2}$r³，每個銅原子的體積為：$\frac{4}{3}$πr³，每個晶胞中含有4個銅原子，則4銅原子的體積為：$\frac{4}{3}$πr³×4=$\frac{16}{3}$πr³，所以銅晶胞中空間利用率=$\frac{球的體積}{球的體積}$×100%=$\frac{\frac{16}{3}πr{{\;}^{3}}^{\;}}{16\sqrt{2}{r}^{3}}$×100%=$\frac{\sqrt{2}}{6}$π，
故答案為：12；=$\frac{\sqrt{2}}{6}$π．

點評 本題考查了雜化軌道、分子空間構型、晶胞的計算、晶體結構的分析等知識，題目難度稍大，涉及的知識點較多，充分考查了學生對所學知識的掌握情況．