Question

10．已知A、B、C、D、E五種元素的原子序數(shù)依次遞增，A、B、C、D位于前三周期，E位于第四周期．A位于周期表中的s區(qū)，其原子中電子層數(shù)和未成對(duì)電子數(shù)相同；B的基態(tài)原子中的核外電子占據(jù)三種能量不同的原子軌道，且每種軌道中的電子總數(shù)相同；D原子的核外電子總數(shù)是最內(nèi)層電子總數(shù)的4倍．同時(shí)含有A、B、D三種元素的化合物M是一種居室污染氣體，其分子中所有的原子共平面．A、B兩種元素組成的原子個(gè)數(shù)比為1：1的化合物N是常見的有機(jī)溶劑．E有“生物金屬”之稱，E⁴⁺離子和氬原子的核外電子排布相同．
請(qǐng)回答下列問題：（答題時(shí)，A、B、C、D、E用所對(duì)應(yīng)的元素符號(hào)表示）
（1）A、B形成的化合物B₂A₂分子中σ鍵和π鍵數(shù)目之比為3：2；B、C、D三種元素的第一電離能由大到小的排列順序?yàn)镹＞O＞C，電負(fù)性由大到小的順序?yàn)镺＞N＞C．
（2）M與N分子結(jié)構(gòu)的相同點(diǎn)是①．
①中心原子雜化方式　　　 ②共價(jià)鍵鍵角　　　　 ③分子極性　　　　 ④立體構(gòu)型
（3）X和Y分別是B、C的某種氫化物，這兩種氫化物都含有18電子，X和Y的化學(xué)式分別是C₂H₆、N₂H₄，兩者沸點(diǎn)的關(guān)系為X＜Y（“＞”或“＞”），原因是N₂H₄分子間有氫鍵，C₂H₆分子間是范德華力．
（4）在E形成的羰基配合物離子E（CO）_n²⁺中，中心原子提供的價(jià)電子數(shù)與配體提供的電子總數(shù)之和為16，則n=7．
（5）金屬E的晶胞是面心立方結(jié)構(gòu)（如圖），則E晶體的1個(gè) 晶胞中E原子數(shù)為4，E原子的配位數(shù)為12．若此晶胞的密度為dg/cm³，阿伏加德羅常數(shù)為N_A，請(qǐng)用d 和N_A來表示此晶胞中兩個(gè)E原子最近的距離$\frac{\sqrt{2}}{2}$×$\root{3}{\frac{192}{a{N}_{A}}}$．

Answer 1

分析 A、B、C、D、E五種元素的原子序數(shù)依次遞增，A、B、C、D位于前三周期．A位于周期表的s區(qū)，其原子中電子層數(shù)和未成對(duì)電子數(shù)相同，則A為氫元素；B的基態(tài)原子中電子占據(jù)三種能量不同的原子軌道，且每種軌道中的電子總數(shù)相同，則B原子電子排布式為1s²2s²2p²，故B為碳元素；D原子的核外電子總數(shù)是最內(nèi)層電子總數(shù)的4倍，即原子核外電子總數(shù)為8，則D為O元素；C的原子序數(shù)介于碳、氧之間，故C為氮元素；同時(shí)含有A、B、D三種元素的化合物M是一種居室污染氣體，其分子中所有的原子共平面，則M為HCHO；A、B兩種元素組成的原子個(gè)數(shù)比為1：1的化合物N是常見的有機(jī)溶劑，則N為苯；E有“生物金屬”之稱，E⁴⁺離子和氬原子的核外電子排布相同，則E的原子序數(shù)為18+4=22，則E為Ti元素，據(jù)此解得．

解答 解：A、B、C、D、E五種元素的原子序數(shù)依次遞增，A、B、C、D位于前三周期．A位于周期表的s區(qū)，其原子中電子層數(shù)和未成對(duì)電子數(shù)相同，則A為氫元素；B的基態(tài)原子中電子占據(jù)三種能量不同的原子軌道，且每種軌道中的電子總數(shù)相同，則B原子電子排布式為1s²2s²2p²，故B為碳元素；D原子的核外電子總數(shù)是最內(nèi)層電子總數(shù)的4倍，即原子核外電子總數(shù)為8，則D為O元素；C的原子序數(shù)介于碳、氧之間，故C為氮元素；同時(shí)含有A、B、D三種元素的化合物M是一種居室污染氣體，其分子中所有的原子共平面，則M為HCHO；A、B兩種元素組成的原子個(gè)數(shù)比為1：1的化合物N是常見的有機(jī)溶劑，則N為苯；E有“生物金屬”之稱，E⁴⁺離子和氬原子的核外電子排布相同，則E的原子序數(shù)為18+4=22，則E為Ti元素．
（1）A、B形成化合物C₂H₂分子，結(jié)構(gòu)式為H-C≡C-H，分子中σ鍵和π鍵數(shù)目之比為3：2；
同周期元素隨原子序數(shù)增大，元素第一電離能呈增大的趨勢，N元素原子2p能級(jí)容納3個(gè)電子，為半滿穩(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：N＞O＞C；
同周期隨原子序數(shù)增大，電負(fù)性增大，故電負(fù)性：O＞N＞C，
故答案為：3：2；N＞O＞C；O＞N＞C；
（2）M為HCHO為平面三角形，N為苯為平面正六邊形，甲醛分子中正負(fù)電荷重心不重合，為極性分子，苯分子中正負(fù)電荷重心重合，為非極性分子，分子中C原子均形成3個(gè)σ鍵，均采取sp²雜化，苯分子呈平面正六邊形，6個(gè)碳碳鍵完全相同，鍵角皆為120°，而甲醛分子不是平面正三角形，鍵角不是120°，
故答案為：①；
（3）X和Y分別是C、N的某種氫化物，這兩種氫化物都含有18電子，則X為C₂H₆、Y為N₂H₄，N₂H₄分子間有氫鍵，C₂H₆分子間是范德華力，故沸點(diǎn)：C₂H₆＜N₂H₄，
故答案為：C₂H₆、N₂H₄；＜；N₂H₄分子間有氫鍵，C₂H₆分子間是范德華力；
（4）在Ti形成的羰基配合物離子Ti（CO）_n²⁺中，Ti離子提供價(jià)電子數(shù)為2，CO提供電子為2，則：2+2n=16，解得n=7，
故答案為：7；
（5）金屬E的晶胞是面心立方結(jié)構(gòu)，則E晶體的1個(gè) 晶胞中E原子數(shù)為8×$\frac{1}{8}$+6×$\frac{1}{2}$=4，頂點(diǎn)E原子與面心E原子相鄰，每個(gè)頂點(diǎn)為8個(gè)晶胞共用，故E的配位數(shù)為$\frac{3×8}{2}$=12，晶胞質(zhì)量為$\frac{4×48}{{N}_{A}}$g，晶胞的密度為dg/cm³，則晶胞體積為$\frac{4×48}{{N}_{A}}$g÷dg/cm³=$\frac{\sqrt{192}}{d{N}_{A}}$cm³，則晶胞棱長為$\root{3}{\frac{192}{a{N}_{A}}}$cm，故晶胞中兩個(gè)E原子最近的距離為$\frac{\sqrt{2}}{2}$×$\root{3}{\frac{192}{a{N}_{A}}}$cm，
故答案為：4；12；$\frac{\sqrt{2}}{2}$×$\root{3}{\frac{192}{a{N}_{A}}}$．

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、電離能、電負(fù)性、化學(xué)鍵、分子結(jié)構(gòu)、氫鍵、配合物、晶胞計(jì)算等，基本是對(duì)物質(zhì)結(jié)構(gòu)的主干知識(shí)進(jìn)行綜合考查，需要學(xué)生具備扎實(shí)的基礎(chǔ)，難度中等．