Question

現(xiàn)有A、B、C、D、E、F原子序數(shù)依次增大的六種元素，它們位于元素周期表的前四周期．B元素含有3個(gè)能級(jí)，且每個(gè)能級(jí)所含的電子數(shù)相同；D的原子核外有8個(gè)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)不同的電子；E元素與F元素處于同一周期相鄰的族，它們的原子序數(shù)相差3，且E元素的基態(tài)原子有4個(gè)未成對(duì)電子．請(qǐng)回答下列問(wèn)題：
（1）用元素符號(hào)表示B、C、D三種元素的第一電離能由低到高的順序

 

．
（2）下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是

 

．
A．二氧化硅的相對(duì)分子質(zhì)量比二氧化碳大，所以沸點(diǎn)：SiO₂＞CO₂
B．電負(fù)性順序：C＜N＜O＜F
C．N₂與CO為等電子體，化學(xué)性質(zhì)相似
D．由于水分子間存在氫鍵，所以穩(wěn)定性：H₂O＞H₂S
（3）E元素的+2價(jià)氧化物的熔點(diǎn)比+3價(jià)氧化物（高或低），原因是

 

．
（4）B單質(zhì)的一種同素異形體的晶胞如圖1所示，若晶體的密度為ρ g/cm³，阿伏加德羅常數(shù)的值為N_A，則晶體中最近的兩個(gè)原子之間的距離為

 

 cm．
（5）F離子是人體內(nèi)多種酶的輔因子，人工模擬酶是當(dāng)前研究的熱點(diǎn)．
①F原子的外圍電子排布式為

 

．向F的硫酸鹽溶液中通入過(guò)量C與A形成的氣體N，可生成[F（N）₄]²⁺，該離子的結(jié)構(gòu)式為

 

（用元素符號(hào)表示）．
②某化合物與F（Ⅰ）（Ⅰ表示化合價(jià)為+1）結(jié)合形成圖2所示的離子，該離子中碳原子的雜化方式有

 

．

Answer 1

考點(diǎn)：晶胞的計(jì)算,原子核外電子排布,元素電離能、電負(fù)性的含義及應(yīng)用,原子軌道雜化方式及雜化類型判斷

專題：原子組成與結(jié)構(gòu)專題,化學(xué)鍵與晶體結(jié)構(gòu)

分析：A、B、C、D、E、F原子序數(shù)依次增大的六種元素，它們位于元素周期表的前四周期．A元素能級(jí)個(gè)數(shù)與核外電子數(shù)相等，則A為H元素；B元素含有3個(gè)能級(jí)，且每個(gè)能級(jí)所含的電子數(shù)相同，原子核外電子排布為1s²2s²2p²，則B為C元素；D的原子核外有8個(gè)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)不同的電子，則D為O元素；C原子序數(shù)介于碳、氧之間，則C為N元素；E元素與F元素處于同一周期相鄰的族，它們的原子序數(shù)相差3，應(yīng)處于Ⅷ族及相鄰的族，E元素的基態(tài)原子有4個(gè)未成對(duì)電子，外圍電子排布為3d⁶4s²，則E為Fe，故F為Cu，據(jù)此解答．

解答： 解：A、B、C、D、E、F原子序數(shù)依次增大的六種元素，它們位于元素周期表的前四周期．A元素能級(jí)個(gè)數(shù)與核外電子數(shù)相等，則A為H元素；B元素含有3個(gè)能級(jí)，且每個(gè)能級(jí)所含的電子數(shù)相同，原子核外電子排布為1s²2s²2p²，則B為C元素；D的原子核外有8個(gè)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)不同的電子，則D為O元素；C原子序數(shù)介于碳、氧之間，則C為N元素；E元素與F元素處于同一周期相鄰的族，它們的原子序數(shù)相差3，應(yīng)處于Ⅷ族及相鄰的族，E元素的基態(tài)原子有4個(gè)未成對(duì)電子，外圍電子排布為3d⁶4s²，則E為Fe，故F為Cu，
（1）C、O、N元素都是第二周期非金屬元素，同一周期元素自左而右第一電離能呈增大趨勢(shì)，但N元素原子2p能級(jí)是半滿穩(wěn)定狀態(tài)，能量較低，第一電離能高于同周期相鄰元素，故第一電離能C＜O＜N，故答案為：C＜O＜N；
（2）A．沸點(diǎn)：SiO₂＞CO₂，是由于二氧化硅屬于原子晶體，二氧化碳形成分子晶體，故A錯(cuò)誤；
B．同周期隨原子序數(shù)增大電負(fù)性增大，故電負(fù)性順序：C＜N＜O，故B正確；
C．N₂與CO分子都含有2個(gè)原子、價(jià)電子總數(shù)都是10，二者為等電子體，結(jié)構(gòu)相似，而化學(xué)性質(zhì)相差較大，故C錯(cuò)誤；
D．穩(wěn)定性：H₂O＞H₂S，是因?yàn)榉墙饘傩設(shè)＞S，與分子之間存在氫鍵無(wú)關(guān)，故D錯(cuò)誤，
故答案為：ACD；
（3）Fe²⁺離子半徑比Fe³⁺離子半徑大，所帶電荷少，故FeO晶格能比Fe₂O₃小，F(xiàn)eO的熔點(diǎn)比Fe₂O₃低，
故答案為：Fe²⁺離子半徑比Fe³⁺離子半徑大，所帶電荷少，故FeO晶格能比Fe₂O₃小；

（4）晶胞中C原子數(shù)目=4+6×

1

2

+8×

1

8

=8，晶胞質(zhì)量=8×

12

NA

g=

96

NA

g，若晶體的密度為ρg/cm³，則
晶胞體積=

96g NA

ρ g/cm3

=

96

ρNA

cm³，則晶胞棱長(zhǎng)=

3	96 ρNA

cm，C原子與周圍4個(gè)C原子形成正四面體，該正四面體的棱長(zhǎng)=

3	96 ρNA

cm×

2

2

=

2

×

3	12 ρNA

cm，則晶體中最近的兩個(gè)原子之間的距離=

2 × 3 12 ρ?NA

2sin 109°28′ 2

cm或

3

4

×

3	96 ρ?NA

；

（5）①F為Cu，原子的外圍電子排布式為3d¹⁰4s¹ ，C與A形成的氣體N，則A為H元素，N為NH₃，F(xiàn)的硫酸鹽為CuSO₄，向CuSO₄溶液中通入過(guò)量的NH₃可生成[Cu（NH₃）₄]²⁺，該離子的結(jié)構(gòu)式為：，
故答案為：3d¹⁰4s¹ ；；

②雜環(huán)上的碳原子含有3個(gè)σ鍵，沒(méi)有孤對(duì)電子，采用sp²雜化，亞甲基上碳原子含有4個(gè)共價(jià)單鍵，采用sp³雜化，故答案為：sp²、sp³．

點(diǎn)評(píng)：本題是對(duì)物質(zhì)結(jié)構(gòu)的考查，涉及核外電子排布、電負(fù)性、等電子體、晶體類型與性質(zhì)、配合物、雜化理論、晶胞計(jì)算等，注意理解均攤法進(jìn)行晶胞有關(guān)計(jì)算，（4）中計(jì)算為易錯(cuò)點(diǎn)、難點(diǎn)，需要學(xué)生理解晶胞結(jié)構(gòu)，具備一定的空間想象與數(shù)學(xué)計(jì)算能力，注意理解均攤法進(jìn)行晶胞有關(guān)計(jì)算，難度中等．