Question

18．A、B、C、D、E、F、G六種元素的原子序數(shù)依次增大．A的離子和B的內(nèi)層電子數(shù)相同，B原子核外電子分處3個(gè)不同能級(jí)，且每個(gè)能級(jí)上排布的電子數(shù)相同，A與C能形成AC₃分子且VSEPR模型為四面體形，D原子p軌道成對(duì)電子數(shù)等于未成對(duì)電子數(shù)，E原子核外每個(gè)原子軌道上的電子都已成對(duì)，F(xiàn)原子的最外層電子數(shù)等于其周期序數(shù)，E和F位于同一周期．G是第四周期的元素，最外層電子數(shù)與A相同且內(nèi)層均填充滿電子．
請(qǐng)回答下列問題：
（1）寫出C的基態(tài)原子的價(jià)電子排布圖，與AC₃分子互為等電子體的陽離子為H₃O⁺；
（2）第一電離能E＞F（填“＞”或“＜”），原因是鎂原子結(jié)構(gòu)中各亞層均處于全滿狀態(tài)，能量低穩(wěn)定，單質(zhì)E的硬度＜單質(zhì)F（填“＞”或“＜”），原因是鎂離子半徑大于鋁離子，且在鋁中自由電子比鎂多，所以鋁中金屬鍵比鎂強(qiáng)；
（3）光譜證實(shí)單質(zhì)F與強(qiáng)堿溶液反應(yīng)有[F（OH）₄]^-生成，則[F（OH）₄]^-中存在ace；
a．共價(jià)鍵  b．非極性鍵  c．σ鍵  d．，π鍵  e．配位鍵
（4）BD₂在高溫高壓下所形成的晶胞如圖所示．該晶體的類型屬于原子．晶體，該晶體中B原子的雜化類型為sp³，D原子的雜化類型為sp³．
（5）G的基態(tài)原子的電子排布式1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3ds¹⁰4s¹，G元素位于元素周期表的ds區(qū)（填“s”或“p“或“d”或“ds”），G單質(zhì)晶體中原子的堆積方式為面心立方最密堆積，已知G原子量M，晶胞棱長(zhǎng)a cm，阿伏伽德羅常數(shù)為N_A，列出G單質(zhì)晶體的密度的表達(dá)式：ρ=$\frac{4M}{{N}_{A}{a}^{3}}$g•cm^-3．

Answer 1

分析 根據(jù)題意，A、B、C、D、E、F、G為原子序數(shù)依次增大的短七種短周期主族元素，B原子核外電子分處3個(gè)不同能級(jí)，則B為C，D原子p軌道成對(duì)電子數(shù)等于未成對(duì)電子數(shù)，P亞層三個(gè)軌道中的電子數(shù)只能是2、1、1共四個(gè)電子，核外電子排布式1S²2S²2P⁴，所以核外電子總數(shù)為8，D元素是O元素；C的原子序數(shù)介于B、D之間，所以C為N元素，A與C能形成AC₃分子且VSEPR模型為四面體形，則A為H元素，E原子核外每個(gè)原子軌道上的電子都已成對(duì)，F(xiàn)原子的最外層電子數(shù)等于其周期序數(shù)，E和F位于同一周期，則E為Mg，F(xiàn)為Al，G是第四周期的元素，最外層電子數(shù)與A相同且內(nèi)層均填充滿電子，則G為Cu元素，根據(jù)推斷出的元素進(jìn)行解答．

解答 解：根據(jù)題意，A、B、C、D、E、F、G為原子序數(shù)依次增大的短七種短周期主族元素，B原子核外電子分處3個(gè)不同能級(jí)，則B為C，D原子p軌道成對(duì)電子數(shù)等于未成對(duì)電子數(shù)，P亞層三個(gè)軌道中的電子數(shù)只能是2、1、1共四個(gè)電子，核外電子排布式1S²2S²2P⁴，所以核外電子總數(shù)為8，D元素是O元素；C的原子序數(shù)介于B、D之間，所以C為N元素，A與C能形成AC₃分子且VSEPR模型為四面體形，則A為H元素，E原子核外每個(gè)原子軌道上的電子都已成對(duì)，F(xiàn)原子的最外層電子數(shù)等于其周期序數(shù)，E和F位于同一周期，則E為Mg，F(xiàn)為Al，G是第四周期的元素，最外層電子數(shù)與A相同且內(nèi)層均填充滿電子，則G為Cu元素，
（1）C為N元素，C的基態(tài)原子的價(jià)電子排布圖為，與HN₃分子互為等電子體的陽離子為 H₃O⁺，
故答案為：；H₃O⁺；
（2）E為Mg，F(xiàn)為Al，由于鎂原子結(jié)構(gòu)中各亞層均處于全滿狀態(tài)，能量低穩(wěn)定，所以鎂比鋁的第一電離能高，由于鎂離子半徑大于鋁離子，且在鋁中自由電子比鎂多，所以鋁中金屬鍵比鎂強(qiáng)，所以鋁的硬度大于鎂，
故答案為：＞；鎂原子結(jié)構(gòu)中各亞層均處于全滿狀態(tài)，能量低穩(wěn)定；＜；鎂離子半徑大于鋁離子，且在鋁中自由電子比鎂多，所以鋁中金屬鍵比鎂強(qiáng)；
（3）光譜證實(shí)單質(zhì)AI與強(qiáng)堿性溶液反應(yīng)有[AI（OH）₄]^-生成，可看作其中鋁原子和三個(gè)羥基形成三對(duì)共用電子對(duì)，形成三個(gè)極性共價(jià)鍵，形成AI（OH）₃；AI（OH）₃溶解在強(qiáng)堿中，和OH^-形成[AI（OH）₄]^-，利用的是鋁原子的空軌道和氫氧根離子的孤對(duì)電子形成的配位鍵；由兩個(gè)相同或不相同的原子軌道沿軌道對(duì)稱軸方向相互重疊而形成的共價(jià)鍵，叫做σ鍵，所以[AI（OH）₄]^-中也形成了σ鍵．
故答案為：ace；
（4）根據(jù)BD₂即CO₂在高溫高壓下所形成的晶胞晶胞結(jié)構(gòu)可知，碳原子和氧原子以單鍵形成了立體網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，所以該晶體為原子晶體，根據(jù)晶胞中碳原子和氧原子的結(jié)構(gòu)可知，碳原子的價(jià)層電子對(duì)數(shù)為$\frac{4+4}{2}$=4，所以C原子的雜化方式為SP³雜化，氧原子的價(jià)層電子對(duì)數(shù)為$\frac{6+2}{2}$=4，所以O(shè)原子的雜化方式為SP³雜化，
故答案為：原子；sp³；sp³；
（5）G為Cu元素，是29號(hào)元素，所以其基態(tài)原子的電子排布式為1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3ds¹⁰4s¹，Cu元素位于元素周期表的 ds區(qū)，Cu單質(zhì)晶體中原子的堆積方式為面心立方最密堆積，所以每個(gè)晶胞中含有銅原子數(shù)為$8×\frac{1}{8}+6×\frac{1}{2}$=4，所以銅的密度ρ=$\frac{\frac{4×M}{{N}_{A}}}{{a}^{3}}$g•cm^-3=$\frac{4M}{{N}_{A}{a}^{3}}$g•cm^-3，
故答案為：1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3ds¹⁰4s¹； ds；$\frac{4M}{{N}_{A}{a}^{3}}$．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了原子核外電子排布、電負(fù)性電離能的概念含義和應(yīng)用、等電子體、化學(xué)鍵形成、原子軌道雜化方式和類型、氫鍵的實(shí)際應(yīng)用，元素周期表的應(yīng)用等知識(shí)，綜合性較大．