Question

18．已知A、B、C、D、E、F為 元素周期表前四周期原子序數(shù)依次增大的六種元素，其中A的一種同位素原子中無中子，B的一種核素在考古時(shí)常用來鑒定一些文物的年代，D與E同主族，且E的原子序數(shù)是D的2倍，F(xiàn)元素在地殼中的含量位于金屬元素的第二位．試回答下列問題：
（1）F元素價(jià)層電子排布式為3d⁶4s⁴．
（2）關(guān)于B₂A₂的下列說法中正確的是②④．
①B₂A₂中的所有原子都滿足8電子穩(wěn)定結(jié)構(gòu)
②B₂A₂是由極性鍵和非極性鍵形成的非極性分子
③每個B₂A₂分子中σ鍵和π鍵數(shù)目比為1：1
④B₂A₂分子中的A-B鍵屬于s-spσ鍵
（3）B、C、D三種元素第一電離能按由大到小的順序排列為N＞O＞C（用元素符號表示）．B、C、D三種元素中與BD₂互為等電子體的分子式為N₂O．（用元素符號表示）
（4）A₂E分子中心原子的雜化類型為sp³．比較A₂D與A₂E分子的沸點(diǎn)，其中沸點(diǎn)較高的原因?yàn)镠₂O分子之間存在氫鍵．元素D可形成兩種同素異形體，其中在水中溶解度更大的是O₃（填分子式）．
（5）F單質(zhì)的晶體在不同溫度下有兩種堆積方式，信息如下：

序號	堆積方式	晶胞棱長（cm）
Ⅰ	面心立方	a
Ⅱ	體心立方	b

則方式Ⅰ與方式Ⅱ中F原子配位數(shù)之比為3：2，晶體密度之比為2b³：a³．

Answer 1

分析 A、B、C、D、E、F為元素周期表前四周期原子序數(shù)依次增大的六種元素，其中A的一種同位素原子中無中子，則A為H元素；B的一種核素在考古時(shí)常用來鑒定一些文物的年代，則B為碳元素；D與E同主族，且E的原子序數(shù)是D的2倍，則D為O元素、E為S元素；C的原子序數(shù)介于碳、氧之間，故C為N元素；F元素在地殼中的含量位于金屬元素的第二位，則F為Fe．
（1）F為Fe元素，原子核外由26個電子，原子核外電子排布為1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁶4s²；
（2）①H原子不滿足8電子穩(wěn)定結(jié)構(gòu)；
②C₂H₂是直線型結(jié)構(gòu)，屬于非金屬性分子，C原子之間形成非金屬性，C原子與H原子之間形成極性鍵；
③C₂H₂分子的結(jié)構(gòu)式為H-C≡C-H，單鍵為σ鍵，三鍵含有1個σ鍵、2個π鍵；
④C₂H₂分子中C原子采取sp雜化；
（3）同周期隨原子序數(shù)增大，第一電離能呈增大趨勢，原子處于全滿、半滿、全空是，為穩(wěn)定狀態(tài)，能量較低，第一電離能較高；
原子總數(shù)相同、價(jià)電子總數(shù)相同的微�；�為等電子體；
（4）計(jì)算H₂S分子中S原子價(jià)層電子對數(shù)確定S原子雜化方式；H₂O分子之間存在氫鍵，沸點(diǎn)高于H₂S；元素D可形成兩種同素異形體有氧氣、臭氧，其中在水中溶解度更大的是O₃；
（5）以頂點(diǎn)F原子研究，與之最近的原子處于面心，每個頂點(diǎn)為12個面共用，故面心立方堆積中Fe原子配位數(shù)為12，體心立方堆積中Fe原子配位數(shù)為8；
計(jì)算晶胞質(zhì)量，根據(jù)ρ=$\frac{m}{V}$面心立方堆積與體心立方堆積的晶體密度之比．

解答 解：A、B、C、D、E、F為元素周期表前四周期原子序數(shù)依次增大的六種元素，其中A的一種同位素原子中無中子，則A為H元素；B的一種核素在考古時(shí)常用來鑒定一些文物的年代，則B為碳元素；D與E同主族，且E的原子序數(shù)是D的2倍，則D為O元素、E為S元素；C的原子序數(shù)介于碳、氧之間，故C為N元素；F元素在地殼中的含量位于金屬元素的第二位，則F為Fe．
（1）F為Fe元素，原子核外由26個電子，原子核外電子排布為1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁶4s²，價(jià)層電子排布式為3d⁶4s⁴，
故答案為：3d⁶4s⁴；
（2）①C₂H₂中H原子不滿足8電子穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，故錯誤；
②C₂H₂是直線型結(jié)構(gòu)，屬于非金屬性分子，C原子之間形成非金屬性，C原子與H原子之間形成極性鍵，故正確；
③C₂H₂分子的結(jié)構(gòu)式為H-C≡C-H，分子中σ鍵和π鍵數(shù)目比為3：1，故錯誤；
④C₂H₂分子中C原子采取sp雜化，H-C鍵屬于s-sp σ鍵，故正確，
故選：②④；
（3）同周期隨原子序數(shù)增大，第一電離能呈增大趨勢，但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，故第一電離能N＞O＞C；
由C、N、O三種元素中形成的物質(zhì)中與CO₂互為等電子體的分子式為N₂O，
故答案為：N＞O＞C；N₂O；
（4）H₂S分子中S原子價(jià)層電子對數(shù)為2+$\frac{6-1×2}{2}$=4，故S原子采取sp³雜化，H₂O分子之間存在氫鍵，沸點(diǎn)高于H₂S，元素D可形成兩種同素異形體有氧氣、臭氧，其中在水中溶解度更大的是O₃，
故答案為：sp³；H₂O分子之間存在氫鍵；O₃；
（5）以頂點(diǎn)F原子研究，與之最近的原子處于面心，每個頂點(diǎn)為12個面共用，故面心立方堆積中Fe原子配位數(shù)為12，體心立方堆積中Fe原子配位數(shù)為8，故兩種堆積中配位數(shù)之比為12：8=3：2；
面心立方晶胞中Fe原子數(shù)目為8×$\frac{1}{8}$+6×$\frac{1}{2}$=4，晶胞質(zhì)量為4×$\frac{M}{{N}_{A}}$g，晶胞體積為（a cm）³，密度為：4×$\frac{M}{{N}_{A}}$g÷（a cm）³，體心立方晶胞中Fe原子數(shù)目為1+8×$\frac{1}{8}$=2，晶胞質(zhì)量為2×$\frac{M}{{N}_{A}}$g，晶胞體積為（b cm）³，密度為：2×$\frac{M}{{N}_{A}}$g÷（b cm）³，故面心立方堆積與體心立方堆積的密度之比為：[4×$\frac{M}{{N}_{A}}$g÷（a cm）³]：[2×$\frac{M}{{N}_{A}}$g÷（b cm）³]=2b³：a³，
故答案為：3：2；2b³：a³．

點(diǎn)評 本題是對物質(zhì)結(jié)構(gòu)的考查，涉及核外電子排布、電離能、等電子體、化學(xué)鍵、雜化軌道、晶胞計(jì)算等，是對學(xué)生綜合能力的考查，難度中等．