Question

10．己知A、B、C、D、E、F、G、H八種元素都是周期表中前四周期的元素，它們的核電荷數(shù)依次增大，A是原子半徑最小的主族元素，B有三種不同的能級且每種能級上所含電子數(shù)相同，C的單質(zhì)性質(zhì)穩(wěn)定且一種氫化物極易溶于水，D能形成兩種互為同素異形體的氣態(tài)單質(zhì)，A、D、E的核內(nèi)質(zhì)子數(shù)之和與F的核內(nèi)質(zhì)子數(shù)相同，F(xiàn)的基態(tài)原子中有4個未成對電子，G比F原子多一個核內(nèi)質(zhì)子，上述H元素的+l價陽離子的K、L、M能層為全充滿結(jié)構(gòu)．
回答下列問題：
（1）A、B、C、D幾種元素中第一電離能最大的是N（填元素符號）；D元素的原子核外有8種不同運(yùn)動狀態(tài)的電子，E原子M能層中具有的軌道數(shù)為9．
（2）F有兩種常見的離子，畫出低價態(tài)離子價電子排布圖．在這兩種離子之間Fe³⁺更穩(wěn)定（填化學(xué)式）：從微觀結(jié)構(gòu)角度解釋該離子更穩(wěn)定的原因：Fe³⁺離子的3d軌道為半滿穩(wěn)定狀態(tài)．
（3）由A、B、C、D四種元素形成的某種離子化合物，其原予個數(shù)比為4：1：2：1，科學(xué)家第一次合成有機(jī)物利用的便是這種離子化合物，請根據(jù)等電子體原理寫出該離子化合物的電子式：
（4）寫出G在元素周期表中的位置第四周期第Ⅷ族；G能形成兩種互為同分異構(gòu)體的配合物晶體[G（NH₃）₆]E₃和[G（NH₃）₅E]E₂•NH₃，請?jiān)O(shè)計實(shí)驗(yàn)方案將兩種混合物區(qū)別開來．實(shí)驗(yàn)方案：稱取相同質(zhì)量的兩種晶體分別配成溶液，向兩種溶液中分別滴加足量用硝酸酸化的硝酸銀溶液，充分反應(yīng)后，過濾、洗滌、干燥后稱量，所得AgCl固體質(zhì)量大的，原晶體為[Co（NH₃）₆]Cl₃，所得AgCl固體質(zhì)量小的，原晶體為[Co（NH₃）₅Cl]Cl₂•NH₃．
（5）在圖中標(biāo)出H晶體中H原子的位置．該晶體中H原子直徑為apm，H的相對原子質(zhì)量為M，阿伏伽德羅常數(shù)為N_A，求該晶胞密度表達(dá)式$\frac{\sqrt{2}M×1{0}^{30}}{{N}_{A}{a}^{3}}$g/cm³（用a，M，N_A表示）

Answer 1

分析 A、B、C、D、E、F、G、H八種元素都是周期表中前四周期的元素，它們的核電荷數(shù)依次增大，A是原子半徑最小是主族元素，則A為氫；B有三種不同的能級且每種能級上所含電子數(shù)相同，核外電子排布為1s²2s²2p²，故B為碳；C的單質(zhì)性質(zhì)穩(wěn)定且一種氫化物極易溶于水，則C為氮；D能形成兩種互為同素異形體的氣態(tài)單質(zhì)，則D為氧；F的基態(tài)原子中有4個未成對電子，只能處于第四周期，外圍電子排布為3d⁶s²，故F為Fe；A、D、E的核內(nèi)質(zhì)子數(shù)之和與F的核內(nèi)質(zhì)子數(shù)相同，則E原子質(zhì)子數(shù)為26-1-8=17，故E為Cl；G比F原子多一個核內(nèi)質(zhì)子，則G為Co；上述H元素的+1價陽離子的K、L、M能層為全充滿結(jié)構(gòu)，H原子核外電子數(shù)為2+8+18+1=19，故H為Cu，據(jù)此解答．

解答 解：A、B、C、D、E、F、G、H八種元素都是周期表中前四周期的元素，它們的核電荷數(shù)依次增大，A是原子半徑最小是主族元素，則A為氫；B有三種不同的能級且每種能級上所含電子數(shù)相同，核外電子排布為1s²2s²2p²，故B為碳；C的單質(zhì)性質(zhì)穩(wěn)定且一種氫化物極易溶于水，則C為氮；D能形成兩種互為同素異形體的氣態(tài)單質(zhì)，則D為氧；F的基態(tài)原子中有4個未成對電子，只能處于第四周期，外圍電子排布為3d⁶s²，故F為Fe；A、D、E的核內(nèi)質(zhì)子數(shù)之和與F的核內(nèi)質(zhì)子數(shù)相同，則E原子質(zhì)子數(shù)為26-1-8=17，故E為Cl；G比F原子多一個核內(nèi)質(zhì)子，則G為Co；上述H元素的+1價陽離子的K、L、M能層為全充滿結(jié)構(gòu)，H原子核外電子數(shù)為2+8+18+1=19，故H為Cu．
（1）同周期自左而右第一電離能呈增大趨勢，N元素原子2p能級容納3個電子，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，一般非金屬性越強(qiáng)，第一電離能越大，故第一電離能H＜C＜O＜N；
D為O元素，元素的原子核外有8種不同運(yùn)動狀態(tài)的電子；
E為Cl元素，原子M能層有3s、3p、3d能級，分別有1、3、5個原子軌道，故M能層中具有的軌道數(shù)為9，
故答案為：N；8；9；
（2）F有兩種常見的離子，低價態(tài)離子為Fe²⁺，價電子排布圖為；在這兩種離子中，F(xiàn)e³⁺離子的3d軌道為半滿穩(wěn)定狀態(tài)，比Fe²⁺穩(wěn)定，
故答案為：；Fe³⁺；Fe³⁺離子的3d軌道為半滿穩(wěn)定狀態(tài)；
（3）由H、C、N、O四種元素形成的某種離子化合物，其原子個數(shù)比為4：1：2：1，該化合物為NH₄CNO，
CNO^-離子與CO₂等電子體，二者結(jié)構(gòu)相似，則NH₄CNO的電子式為，
故答案為：；
（4）G為Co元素，在元素周期表中的位置：第四周期第Ⅷ族；G能形成兩種互為同分異構(gòu)體的配合物晶體[Co（NH₃）₆]Cl₃和[Co（NH₃）₅Cl]Cl₂•NH₃，內(nèi)界氯離子不能與硝酸銀反應(yīng)，外界氯離子可以與硝酸銀反應(yīng)，將這兩種配合物區(qū)別開來的實(shí)驗(yàn)方案：稱取相同質(zhì)量的兩種晶體分別配成溶液，向兩種溶液中分別滴加足量用硝酸酸化的硝酸銀溶液，充分反應(yīng)后，過濾、洗滌、干燥后稱量，所得AgCl固體質(zhì)量大的，原晶體為[Co（NH₃）₆]Cl₃，所得AgCl固體質(zhì)量小的，原晶體為[Co（NH₃）₅Cl]Cl₂•NH₃，
故答案為：第四周期第Ⅷ族；稱取相同質(zhì)量的兩種晶體分別配成溶液，向兩種溶液中分別滴加足量用硝酸酸化的硝酸銀溶液，充分反應(yīng)后，過濾、洗滌、干燥后稱量，所得AgCl固體質(zhì)量大的，原晶體為[Co（NH₃）₆]Cl₃，所得AgCl固體質(zhì)量小的，原晶體為[Co（NH₃）₅Cl]Cl₂•NH₃；

（5）H為Cu，晶體屬于面心立方密堆積，晶胞中Cu原子的位置為：，
該晶胞中H原子直徑為apm，則晶胞棱長=a×10^-10cm×2×$\frac{\sqrt{2}}{2}$=$\sqrt{2}$a×10^-10cm，則晶胞體積為（$\sqrt{2}$a×10^-10cm）³，晶胞中Cu原子數(shù)目為8×$\frac{1}{8}$+6×$\frac{1}{2}$=4，故晶胞質(zhì)量為$\frac{4M}{{N}_{A}}$g，則晶胞的密度為$\frac{4M}{{N}_{A}}$g÷（$\sqrt{2}$a×10^-10cm）³=$\frac{\sqrt{2}M×1{0}^{30}}{{N}_{A}{a}^{3}}$g/cm³，
故答案為：；$\frac{\sqrt{2}M×1{0}^{30}}{{N}_{A}{a}^{3}}$．

點(diǎn)評 本題是對物質(zhì)結(jié)構(gòu)的考查，涉及電離能、核外電子排布、等電子原理、配合物、晶胞計算等，是對學(xué)生綜合能力的考查，（4）中注意配合物內(nèi)界離子與外界離子性質(zhì)的不同，難度中等．