Question

18．現(xiàn)有A、B、C、D、E、F原子序數(shù)依次增大的六種元素，它們位于元素周期表的前四周期．A與B位于不同周期且B元素的原子含有3個能級，B元素原子的每個能級所含有電子數(shù)相同；D的原子核外有8個運動狀態(tài)不同的電子；E元素與F元素處于同一周期相鄰的族，它們的原子序數(shù)相差3，且E元素的基態(tài)原子有4個未成對電子．請回答下列問題：

（1）B、C、D三種元素的第一電離能由低到高的順序為C＜O＜N（用元素符號表示）．
（2）寫出化合物BD的一種等電子體的化學式：N₂．
（3）ED的熔點比E₂D₃的熔點低（填“高”或“低”），原因是Fe²⁺離子半徑比Fe³⁺離子半徑大，所帶電荷少，故FeO晶格能比Fe₂O₃低．
（4）F離子是人體內(nèi)多種酶的輔因子，人工模擬酶是當前研究的熱點．
①F原子的外圍電子排布式為3d¹⁰4s¹．向FSO₄溶液通入過量CA₃，可生成[F（CA₃）₄]SO₄，F(xiàn)的配位數(shù)為4．
②某化合物與F（Ⅰ） （Ⅰ表示化合價為+1）結(jié)合形成圖1所示的離子，該離子中碳原子的雜化方式有sp²、sp³．
（5）B單質(zhì)的一種同素異形體的晶胞如圖2所示，若晶體的密度為ρg/cm³，阿伏加德羅常數(shù)的值為N_A，則晶胞的邊長為$\root{3}{\frac{96}{ρ{N}_{A}}}$cm．

Answer 1

分析 A、B、C、D、E、F原子序數(shù)依次增大的六種元素，它們位于元素周期表的前四周期．A元素能級個數(shù)與核外電子數(shù)相等，則A為H元素；B元素含有3個能級，且每個能級所含的電子數(shù)相同，原子核外電子排布為1s²2s²2p²，則B為C元素；D的原子核外有8個運動狀態(tài)不同的電子，則D為O元素；C原子序數(shù)介于碳、氧之間，則C為N元素；E元素與F元素處于同一周期相鄰的族，它們的原子序數(shù)相差3，應處于Ⅷ族及相鄰的族，E元素的基態(tài)原子有4個未成對電子，外圍電子排布為3d⁶4s²，則E為Fe，故F為Cu，據(jù)此解答．

解答 解：A、B、C、D、E、F原子序數(shù)依次增大的六種元素，它們位于元素周期表的前四周期．A元素能級個數(shù)與核外電子數(shù)相等，則A為H元素；B元素含有3個能級，且每個能級所含的電子數(shù)相同，原子核外電子排布為1s²2s²2p²，則B為C元素；D的原子核外有8個運動狀態(tài)不同的電子，則D為O元素；C原子序數(shù)介于碳、氧之間，則C為N元素；E元素與F元素處于同一周期相鄰的族，它們的原子序數(shù)相差3，應處于Ⅷ族及相鄰的族，E元素的基態(tài)原子有4個未成對電子，外圍電子排布為3d⁶4s²，則E為Fe，故F為Cu，
（1）同周期隨原子序數(shù)增大，元素電負性增大，故電負性C＜N＜O，
故答案為：C＜N＜O；
（2）等電子體即為原子數(shù)目相等，價電子總數(shù)也相等的物質(zhì)，BD為CO，故與其互為等電子體的物質(zhì)為N₂，
故答案為：N₂；
（3）Fe²⁺離子半徑比Fe³⁺離子半徑大，所帶電荷少，故FeO晶格能比Fe₂O₃小，F(xiàn)eO的熔點比Fe₂O₃低，
故答案為：低；Fe²⁺離子半徑比Fe³⁺離子半徑大，所帶電荷少，故FeO晶格能比Fe₂O₃低；
（4）①F為Cu，原子的外圍電子排布式為3d¹⁰4s¹ ，向CuSO₄溶液中通入過量的NH₃可生成[Cu（NH₃）₄]²⁺，再加入乙醇，會析出深藍色晶體，其化學式為[Cu（NH₃）₄]SO₄•H₂O，其配位數(shù)為4，
故答案為：3d¹⁰4s¹ ；4；
②雜環(huán)上的碳原子含有3個σ鍵，沒有孤對電子，采用sp²雜化，亞甲基上碳原子含有4個共價單鍵，采用sp³雜化，
故答案為：sp²、sp³；
（5）晶胞中C原子數(shù)目=4+6×$\frac{1}{2}$+8×$\frac{1}{8}$=8，晶胞質(zhì)量=8×$\frac{12}{{N}_{A}}$g=$\frac{96}{{N}_{A}}$g，若晶體的密度為ρg/cm³，則
晶胞體積=$\frac{\frac{96}{{N}_{A}}g}{ρg/c{m}^{3}}$=$\frac{96}{ρ{N}_{A}}$cm³，則晶胞棱長=$\root{3}{\frac{96}{ρ{N}_{A}}}$cm，
故答案為：$\root{3}{\frac{96}{ρ{N}_{A}}}$．

點評 本題是對物質(zhì)結(jié)構的考查，涉及核外電子排布、電負性、配合物、雜化理論、晶胞計算等，（5）中計算為易錯點、難點，需要學生理解晶胞結(jié)構，具備一定的空間想象與數(shù)學計算能力，注意理解均攤法進行晶胞有關計算，難度中等．