Question

A、B、C、D四種元素的原子序數(shù)依次遞增，A、B的基態(tài)原子中L層未成對電子數(shù)分別為3、2，C在短周期主族元素中電負(fù)性最小，D元素被稱為繼鐵、鋁之后的第三金屬，其合金多用于航天工業(yè)，被譽(yù)為“21世紀(jì)的金屬”，其基態(tài)原子外圍電子占據(jù)兩個能級且各能級電子數(shù)相等．請回答下列問題：
（1）A、B、C三種元素的第一電離能由大到小的順序是

 

（填元素符號）．
（2）D元素基態(tài)原子的價層電子排布圖為

 

．
（3）白色晶體C₃AB₄可由CAB₃和C₂B在銀皿中于300℃條件下制得，晶體C₃AB₄中陰離子的空間立體構(gòu)型是

 

，中心原子的雜化方式是

 

，中學(xué)化學(xué)常見微粒中與該陰離子互為等電子體的陰離子有

 

（任寫一種），分子有

 

（任寫一種）．
（4）B、D兩種元素組成的某化合物晶體（金紅石）晶胞結(jié)構(gòu)如圖所示，該化合物的化學(xué)式為

 

，若晶胞中a=b=460pm，c=300pm，則該晶體的密度=

 

g/cm³（列出計算式即可，阿伏伽德羅常數(shù)用N_A表示）．
（5）已知D³⁺可形成配位數(shù)為6的配合物．現(xiàn)有組成皆為DCl₃?6H₂O的兩種晶體，一種為綠色，另一種為紫色．為測定兩種晶體的結(jié)構(gòu)，分別取等量樣品進(jìn)行如下實驗：①將晶體配成水溶液，②滴加足量AgNO₃溶液，③過濾出AgCl沉淀并進(jìn)行洗滌、干燥、稱量；經(jīng)實驗測得產(chǎn)生的沉淀質(zhì)量：綠色晶體是紫色晶體的

2

3

．依據(jù)測定結(jié)果可知綠色晶體的化學(xué)式為

 

，該晶體中含有的化學(xué)鍵有

 

．
a．離子鍵    b．極性鍵    c．氫鍵    d．配位鍵．

Answer 1

考點：位置結(jié)構(gòu)性質(zhì)的相互關(guān)系應(yīng)用,原子核外電子排布,晶胞的計算,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,元素周期律與元素周期表專題,化學(xué)鍵與晶體結(jié)構(gòu)

分析：A、B、C、D四種元素的原子序數(shù)依次遞增，A、B元素的基態(tài)原子L電子層中末成對電子數(shù)分別為3、2，則A原子核外電子排布式為1s²2s²2p³，A為氮元素；B的原子序數(shù)大于氮元素，則B原子核外電子排布式為1s²2s²2p⁴，B為氧元素；短周期主族元素中C元素的電負(fù)性最小，則C為Na元素；D元素被稱為繼鐵、鋁之后的第三金屬，其合金多用于航天工業(yè)，被譽(yù)為“21世紀(jì)的金屬”，其基態(tài)原子外圍電子占據(jù)兩個能級且各能級電子數(shù)相等，則D為Ti元素，據(jù)此解答．

解答： 解：A、B、C、D四種元素的原子序數(shù)依次遞增，A、B元素的基態(tài)原子L電子層中末成對電子數(shù)分別為3、2，則A原子核外電子排布式為1s²2s²2p³，A為氮元素；B的原子序數(shù)大于氮元素，則B原子核外電子排布式為1s²2s²2p⁴，B為氧元素；短周期主族元素中C元素的電負(fù)性最小，則C為Na元素；D元素被稱為繼鐵、鋁之后的第三金屬，其合金多用于航天工業(yè)，被譽(yù)為“21世紀(jì)的金屬”，其基態(tài)原子外圍電子占據(jù)兩個能級且各能級電子數(shù)相等，則D為Ti元素，
（1）氮元素原子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，結(jié)合金屬性越強(qiáng)第一電離能越小，則第一電離能由大到小順序是N＞O＞Na，
故答案為：N＞O＞Na；
（2）Ti元素原子核外電子數(shù)為22，其基態(tài)原子的價電子排布式是3d²4s²，價層電子排布圖為故答案為：；
（3）該白色晶體為Na₃NO₄，NO₄^3-離子中N原子價層電子對數(shù)=4+

5+3-2×4

2

=4，N原子沒有孤對電子，故其為正四面體結(jié)構(gòu)，N原子采取sp³雜化；
原子總數(shù)與價電子總數(shù)相同的微粒即為等電子體，利用代換法，可知與NO₄^3-離子互為等電子體的離子有：PO₄^3-、SO₄^2-、ClO₄^-等，分子有CCl₄等；
故答案為：正四面體；sp³；SO₄^2-等；CCl₄；
（4）由圖可知，晶胞中Ti原子位于體心與頂點上，O原子位于上下兩個面上及體內(nèi)（有2個），故晶胞中Ti元素數(shù)目=1+8×

1

8

=2、O原子數(shù)目=2+4×

1

2

=4，故該化合物化學(xué)式為TiO₂，
晶胞質(zhì)量=2×

80

NA

g，若晶胞中a=b=460pm，c=300pm，則晶胞的體積=4.6×10^-8cm×4.6×10^-8cm×3×10^-8cm=6.348×10^-23cm³，該晶體的密度=

2× 80 NA g

6.348×10-23cm3

=

160

6.348×10-23NA

g/cm³，
故答案為：TiO₂；

160

6.348×10-23NA

g/cm³；
（5）Ti³⁺的配位數(shù)均為6，往待測溶液中滴入AgNO₃溶液，均產(chǎn)生白色沉淀，則有氯離子在配合物的外界，兩份沉淀，經(jīng)洗滌干燥后稱量，發(fā)現(xiàn)原綠色晶體的水溶液與AgNO₃溶液反應(yīng)得到的白色沉淀質(zhì)量為紫色晶體的水溶液反應(yīng)得到沉淀質(zhì)量的

2

3

，可知紫色晶體中含3個氯離子，綠色晶體中含2個氯離子，即綠色晶體的化學(xué)式為[TiCl（H₂O）₅]Cl₂?H₂O，含有離子鍵、極性鍵、配位鍵，
故答案為：[TiCl（H₂O）₅]Cl₂?H₂O；abd．

點評：本題物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)，涉及核外電子排布、電離能、雜化軌道與微粒結(jié)構(gòu)、等電子體、晶胞計算、配合物等，推斷元素是解題關(guān)鍵，注意掌握等電子體的概念，注意配合物中內(nèi)界離子與外界離子的區(qū)別，難度中等．