Question

10．A、B、C、D、E、F六種元素的原子序數(shù)依次遞增．已知：
①F的原子序數(shù)為25，其余均為短周期元素；
②元素A與元素B同周期，元素A與元素E同主族，且A、B、E三原子p軌道上均有2個(gè)未成對電子；
③元素C、D、E在同一周期，且C原子中沒有未成對電子．
請回答下列問題：
（1）元素A與元素B的電負(fù)性較大的為O，元素C與元素D的第一電離能的較小的為Al（填入相應(yīng)的元素符號）．
（2）F的價(jià)電子排布式為3d⁵4s²．
（3）元素B與元素E形成的晶體中原子間形成的化學(xué)鍵屬于AC
A．σ鍵    B．π鍵    C．極性鍵    D非極性鍵
（4）由氫元素與A、B兩元素共同構(gòu)成的相對分子質(zhì)量為30的分子里中心原子的雜化軌道類型為sp²，分子的空間構(gòu)型為平面三角形
（5）根據(jù)等電子原理，寫出由元素原子A與元素B構(gòu)成的一種雙原子極性分子的結(jié)構(gòu)式C≡O(shè)．
（6）已知金剛石的晶胞如圖所示，阿伏伽德羅常數(shù)的值為N_A，該晶體中最近的兩個(gè)C原子之間的距離為cm，則晶體的密度為$\frac{ρ}{64}$g/cm³．

Answer 1

分析 A、B、C、D、E、F六種元素的原子序數(shù)依次遞增，
①F的原子序數(shù)為25，其余均為短周期元素，F(xiàn)為Mn元素；
②元素A與元素B同周期，元素A與元素E同主族，且A、B、E三原子p軌道上均有2個(gè)未成對電子，這幾種原子序數(shù)都小于F，所以AB位于第二周期、E位于第三周期，A為C、B為O、E為Si元素；
③元素C、D、E在同一周期，且C原子中沒有未成對電子，為第三周期，原子序數(shù)小于Si，則C是Mg、D為Al元素；
（1）同一周期元素，元素電負(fù)性隨著原子序數(shù)增大而增大；同一周期元素，元素第一電離能隨著原子序數(shù)增大而呈增大趨勢，但第IIA族、第VA族元素第一電離能大于其相鄰元素；
（2）F是Mn元素，根據(jù)構(gòu)造原理書寫該原子核外電子排布式；
（3）B是O元素，E是Si元素，元素B與元素E形成的晶體是二氧化硅晶體，二氧化硅晶體是原子晶體；二氧化硅晶體中Si-O原子之間形成共價(jià)單鍵；
（4）A是C元素，B是O元素，由氫元素與A、B兩元素共同構(gòu)成的相對分子質(zhì)量為30的分子是HCHO，甲醛分子中中心原子是碳原子，碳原子含有3個(gè)σ鍵且不含孤電子對，根據(jù)價(jià)層電子對互斥理論判斷C原子雜化方式及空間構(gòu)型；
（5）價(jià)電子數(shù)相同原子個(gè)數(shù)相同的微粒互為等電子體，等電子體結(jié)構(gòu)相似；
（6）根據(jù)晶體中最近的兩個(gè)C原子之間的距離的4倍為晶體的體長，再求晶體邊長，從而求出晶體密度．

解答 解：A、B、C、D、E、F六種元素的原子序數(shù)依次遞增．
①F的原子序數(shù)為25，其余均為短周期元素，則F是Mn元素．
②元素A與元素B同周期，元素A與元素E同主族，A、B、E三原子p軌道上均有2個(gè)未成對電子，A的原子序數(shù)最小，則A是C元素，A和B同周期，則B是O元素，E原子序數(shù)大于B，所以E位于第三周期，則E是Si元素．
③元素C、D、E在同一周期，且C原子中沒有未成對電子，C的原子序數(shù)小于E，則C是Mg，D的原子序數(shù)大于C小于E，則D是Al元素．
（1）A是C元素，B是O元素，同一周期元素中，元素的電負(fù)性隨著原子序數(shù)的增大而增大，所以元素A與元素B的電負(fù)性大小比較為O＞C；
C是Mg元素，D是Al元素，同一周期中，元素的第一電離能隨著原子序數(shù)的增大而呈增大的趨勢，但第IIA族元素大于相鄰主族元素的第一電離能，所以元素C與元素D的第一電離能的大小比較為：Mg＞Al，故答案為：O，Mg
（2）F是Mn元素，其原子核外有25個(gè)電子，根據(jù)構(gòu)造原理知，F(xiàn)的價(jià)電子排布式為3d⁵4s¹ 3d⁵4s¹，故答案為：3d⁵4s¹；
（3）B是O元素，E是Si元素，元素B與元素E形成的晶體是二氧化硅晶體，二氧化硅晶體的構(gòu)成微粒是原子，所屬的晶體類型為原子晶體，在該晶體中每個(gè)硅原子和4個(gè)氧原子形成4個(gè)硅氧極性鍵，每個(gè)氧原子和2個(gè)硅原子形成2個(gè)硅氧鍵，原子間以共價(jià)單鍵相結(jié)合，所以原子間形成的共價(jià)鍵屬于σ鍵，故選A、C，故答案為：原子；A、C；
（4）A是C元素，B是O元素，由氫元素與A、B兩元素共同構(gòu)成的相對分子質(zhì)量為30的分子是HCHO，甲醛分子中中心原子是碳原子，碳原子含有3個(gè)σ鍵且不含孤電子對，所以甲醛里中心原子的雜化軌道類型為sp²，分子的空間構(gòu)型為平面三角形，故答案為：sp²；平面三角形；
（5）根據(jù)等電子原理，A是C元素，B是O元素，由元素A與元素B構(gòu)成的一種雙原子極性分子是CO，CO和氮?dú)夥肿訉?shí)驗(yàn)等電子體，等電子體的結(jié)構(gòu)相似，所以一氧化氮的結(jié)構(gòu)式為：C≡O(shè)，故答案為：C≡O(shè)；
（6）晶體中最近的兩個(gè)原子之間的距離為該晶體晶胞體長的1/4，該晶胞中原子個(gè)數(shù)=4+8×$\frac{1}{8}$+6×$\frac{1}{2}$=8，晶胞的質(zhì)量為$\frac{8×12g/mol}{NA/mol}$=$\frac{96}{{N}_{A}}$g，
晶胞的體積為（$\frac{4×\sqrt{3\root{3}{\frac{96}{ρNA}}}}{\sqrt{3}}$）³=$64×\frac{96}{ρNA}$，晶胞的密度為$\frac{\frac{96}{NA}}{64×\frac{96}{ρNA}}$=$\frac{ρ}{64}$g/cm³，故答案為：$\frac{ρ}{64}$．

點(diǎn)評 本題考查物質(zhì)結(jié)構(gòu)和性質(zhì)，為高頻考點(diǎn)，涉及晶胞計(jì)算、原子雜化方式判斷、原子核外電子排布、元素周期律等知識點(diǎn)，側(cè)重考查學(xué)生分析判斷及空間想象能力、計(jì)算能力等，明確基本理論及物質(zhì)結(jié)構(gòu)是解本題關(guān)鍵，要知道該晶胞中哪兩個(gè)原子距離最近是解答本題難點(diǎn)，題目難度較大．