Question

15．前四周期原子序數(shù)依次增大的六種元素A、B、C、D、E、F中，A、B屬于同一短周期元素且相鄰，A元素所形成的化合物種類最多，C、D、E、F是位于同一周期的金屬元素，基態(tài)C、F原子的價電子層中未成對電子均為1個，且C、F原子的電子數(shù)相差為10，基態(tài)D、E原子的價電子層中未成對電子數(shù)分別為4、2，且原子序數(shù)相差為2．
（1）六種元素中第一電離能最小的是K （填元素符號，下同），電負(fù)性最大的是N．
（2）黃血鹽是由A、B、C、D四種元素形成的配位化合物C₄[D（AB）₆]，易溶于水，廣泛用作食鹽添加劑（抗結(jié)劑）．請寫出黃血鹽的化學(xué)式K₄[Fe（CN）₆]，1mol AB^-中含有π鍵的數(shù)目為2N_A，黃血鹽晶體中各種微粒間的作用力不涉及def （填序號）．
a．離子鍵   b．共價鍵   c．配位鍵   d．金屬鍵   e．氫鍵   f．分子間的作用力
（3）E²⁺的價層電子排布圖為，很多不飽和有機物在E催化下可與H₂發(fā)生加成反應(yīng)：如①CH₂=CH₂、②HC≡CH、③$\sqrt{2}$、④HCHO．其中碳原子采取sp²雜化的分子有①③④（填物質(zhì)序號），HCHO分子的立體結(jié)構(gòu)為平面三角 形，它加成產(chǎn)物的熔、沸點比CH₄的熔、沸點高，其主要原因是（須指明加成產(chǎn)物是何物質(zhì)）加成產(chǎn)物CH₃OH分子之間能形成氫鍵．
（4）金屬C、F晶體的晶胞結(jié)構(gòu)如圖（請先判斷對應(yīng)的圖），C、F兩種晶體晶胞中金屬原子的配位數(shù)之比為2：3．金屬C的晶胞中，若設(shè)該晶胞的密度為a g/cm³，阿伏加德羅常數(shù)的值為N_A，C原子的摩爾質(zhì)量為M，則表示C原子半徑的計算式為$\frac{\sqrt{3}}{4}\root{3}{\frac{2M}{{aN}_{A}}}$cm．

Answer 1

分析 前四周期原子序數(shù)依次增大的六種元素A、B、C、D、E、F中，A、B屬于同一短周期元素且相鄰，A元素所形成的化合物種類最多，則A為碳元素、B為N元素；C、D、E、F是位于同一周期的金屬元素，只能處于第四周期，基態(tài)C、F原子的價電子層中未成對電子均為1個，且C、F原子的電子數(shù)相差為10，可推知C為K、F為Cu，基態(tài)D、E原子的價電子層中未成對電子數(shù)分別為4、2，且原子序數(shù)相差為2，D、E價電子排布分別為3d⁶4s²，3d⁸4s²，故D為Fe、E為Ni，據(jù)此解答．
（1）金屬性越強，其第一電離能最小，非金屬性越強電負(fù)性越大；
（2）黃血鹽的化學(xué)式K₄[Fe（CN）₆]，CN^-與氮氣互為等電子體，CN^-中存在C≡N三鍵，黃血鹽晶體中含有離子鍵、配位鍵、共價鍵；
（3）Ni²⁺的價層電子排布式為3d⁸，據(jù)此書寫價電子排布圖；
確定C原子價層電子對數(shù)、孤電子對，判斷C原子雜化方式、HCHO分子的立體結(jié)構(gòu)，甲醛與氫氣的加成產(chǎn)物為甲醇，甲醇分子之間形成氫鍵，其熔、沸點比CH₄的高；
（4）金屬K晶體為體心立方堆積，晶胞結(jié)構(gòu)為圖Ⅰ，晶胞中K原子配位數(shù)為8，金屬Cu晶體為面心立方最密堆積，晶胞結(jié)構(gòu)為圖Ⅱ，以頂點Cu原子研究與之最近的原子位于面心，每個頂點Cu原子為12個面共用，晶胞中Cu原子配位數(shù)為12；
利用均攤法計算金屬K的晶胞中K原子數(shù)目，進(jìn)而計算晶胞質(zhì)量，根據(jù)V=$\frac{m}{ρ}$計算晶胞體積，可得晶胞棱長，設(shè)K原子半徑為r，則晶胞體對角線長度=4r，利用體對角線與棱長關(guān)系列方程計算解答．

解答 解：前四周期原子序數(shù)依次增大的六種元素A、B、C、D、E、F中，A、B屬于同一短周期元素且相鄰，A元素所形成的化合物種類最多，則A為碳元素、B為N元素；C、D、E、F是位于同一周期的金屬元素，只能處于第四周期，基態(tài)C、F原子的價電子層中未成對電子均為1個，且C、F原子的電子數(shù)相差為10，可推知C為K、F為Cu，基態(tài)D、E原子的價電子層中未成對電子數(shù)分別為4、2，且原子序數(shù)相差為2，D、E價電子排布分別為3d⁶4s²，3d⁸4s²，故D為Fe、E為Ni，
（1）六種元素中K的金屬性最強，其第一電離能最小，非金屬性越強電負(fù)性越大，故電負(fù)性最大的是N，
故答案為：K；N；
（2）黃血鹽的化學(xué)式K₄[Fe（CN）₆]，CN^-與氮氣互為等電子體，CN^-中存在C≡N三鍵，故1mol CN^-中含有π鍵的數(shù)目為2N_A，黃血鹽晶體中含有離子鍵、配位鍵、共價鍵，沒有金屬鍵、氫鍵、分子間的作用力，
故答案為：K₄[Fe（CN）₆]；2N_A；def；
（3）Ni²⁺的價層電子排布式為3d⁸，故價電子排布圖為；
①CH₂=CH₂、③、④HCHO中C原子價層電子對數(shù)都是3，沒有孤電子對，C原子采取sp²雜化，②HC≡CH為C原子價層電子對數(shù)是2，沒有孤電子對，C原子采取sp雜化，HCHO分子的立體結(jié)構(gòu)為平面三角形，它加成產(chǎn)物為甲醇，甲醇分子之間形成氫鍵，其熔、沸點比CH₄的熔、沸點高，
故答案為：；①③④；平面三角；加成產(chǎn)物CH₃OH分子之間能形成氫鍵；
（4）金屬K晶體為體心立方堆積，晶胞結(jié)構(gòu)為圖Ⅰ，晶胞中K原子配位數(shù)為8，金屬Cu晶體為面心立方最密堆積，晶胞結(jié)構(gòu)為圖Ⅱ，以頂點Cu原子研究與之最近的原子位于面心，每個頂點Cu原子為12個面共用，晶胞中Cu原子配位數(shù)為12，K、Cu兩種晶體晶胞中金屬原子的配位數(shù)之比為 8：12=2：3；
金屬K的晶胞中，K原子數(shù)目=1+8×$\frac{1}{8}$=2，若K原子的摩爾質(zhì)量為M，阿伏加得羅常數(shù)為N_A，則晶胞質(zhì)量=$\frac{2M}{{N}_{A}}$g，設(shè)該晶胞的密度為a g/cm³，則晶胞體積=$\frac{\frac{2M}{{N}_{A}}g}{ag/c{m}^{3}}$=$\frac{2M}{a{N}_{A}}$cm³，晶胞棱長=$\root{3}{\frac{2M}{{aN}_{A}}}$cm，設(shè)K原子半徑為r，則晶胞體對角線長度=4r，故3（$\root{3}{\frac{2M}{a{N}_{A}}}$cm）²=（4r）²，故r=$\frac{\sqrt{3}}{4}\root{3}{\frac{2M}{{aN}_{A}}}$cm，
故答案為：2：3；$\frac{\sqrt{3}}{4}\root{3}{\frac{2M}{{aN}_{A}}}$cm．

點評 本題是對物質(zhì)結(jié)構(gòu)的考查，涉及元素推斷、核外電子排布、電離能、電負(fù)性、配合物、化學(xué)鍵、雜化軌道、晶胞計算等，需要學(xué)生熟記晶胞結(jié)構(gòu)，對學(xué)生的空間想象及數(shù)學(xué)計算具有一定的要求，難點中等．