Question

11．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的質(zhì)子數(shù)、電子層數(shù)、最外層電子數(shù)均相等，B的基態(tài)原子中電子占據(jù)三種能量不同的原子軌道，且每種軌道中的電子總數(shù)相同；D的原子核外有8個運(yùn)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）用元素符號表示B、C、D三種元素的電負(fù)性由低到高的順序C＜N＜O．
（2）E在周期表中位置是第四周期第VIII族．
（3）E元素的+2價氧化物的熔點比+3價氧化物低  （高或低），原因是Fe²⁺半徑比Fe³⁺大，所帶電荷也小于Fe³⁺，F(xiàn)eO的晶格能比Fe₂O₃的小．
（4）F離子是人體內(nèi)多種酶的輔因子，人工模擬酶是當(dāng)前研究的熱點．
①F原子的外圍電子排布式為3d¹⁰4S¹．向F的硫酸鹽溶液中通入過量C與A形成的氣體N，可生成[F（N）₄]²⁺，1mol該離子中含σ鍵的個數(shù)為16N_A．
②某化合物與F（Ⅰ）（Ⅰ表示化合價為+1）結(jié)合形成圖甲所示的離子：該離子中碳原子的雜化方式有sp²、sp³．
（5）BD是一種有毒氣體，與單質(zhì)C互為等電子體，則BD中σ鍵與π鍵個數(shù)比為1：2，為減少中毒事件的發(fā)生，可以用銀氨溶液檢測微量的BD，其原理與銀鏡反應(yīng)相似，有銀析出，寫出銀氨溶液與BD反應(yīng)的化學(xué)方程式CO+2Ag（NH₃）₂OH→（NH₄）2CO₃+2Ag↓+2NH₃．
（6）B單質(zhì)的一種同素異形體的晶胞如圖乙所示，若晶體的密度為ρg/cm³，阿伏加德羅常數(shù)的值為N_A，則晶體中最近的兩個原子之間的距離為$\frac{\sqrt{2}×\root{3}{\frac{12}{ρ{N}_{A}}}}{sin\frac{109°28′}{2}}$ cm．

Answer 1

分析 A的質(zhì)子數(shù)、電子層數(shù)、最外層電子數(shù)均相等，應(yīng)為H元素，B的基態(tài)原子中電子占據(jù)三種能量不同的原子軌道，且每種軌道中的電子總數(shù)相同，電子排布為1s²2s²2p²，則B為C元素；D的原子核外有8個運(yùn)動狀態(tài)不同的電子，應(yīng)為O元素，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，只能處于第三周期，且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，故E為Fe，F(xiàn)為Cu，以此解答該題．

解答 解：A的質(zhì)子數(shù)、電子層數(shù)、最外層電子數(shù)均相等，應(yīng)為H元素，B的基態(tài)原子中電子占據(jù)三種能量不同的原子軌道，且每種軌道中的電子總數(shù)相同，電子排布為1s²2s²2p²，則B為C元素；D的原子核外有8個運(yùn)動狀態(tài)不同的電子，應(yīng)為O元素，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，只能處于第三周期，且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，故E為Fe，F(xiàn)為Cu，
（1）同周期元素從左到右電負(fù)性逐漸增大，電負(fù)性由低到高的順序為C＜N＜O，故答案為：C＜N＜O；
（2）E為Fe，位于周期表第四周期第VIII族，故答案為：第四周期第VIII族；
（3）因Fe²⁺半徑比Fe³⁺大，所帶電荷也小于Fe³⁺，F(xiàn)eO的晶格能比Fe₂O₃的小，則鐵元素的+2價氧化物的熔點比+3價氧化物低，
故答案為：低； Fe²⁺半徑比Fe³⁺大，所帶電荷也小于Fe³⁺，F(xiàn)eO的晶格能比Fe₂O₃的��；
（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⁺，離子的結(jié)構(gòu)式為，1mol該離子中含σ鍵的個數(shù)為16N_A，
故答案為：3d¹⁰4S¹；16N_A；
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）CO和氮氣為等電子體，則結(jié)構(gòu)式為C≡O(shè)，含有1個σ鍵、2個π鍵，個數(shù)比為1：2，可以用銀氨溶液檢測微量的CO，其原理與銀鏡反應(yīng)相似，有銀析出，則與銀氨溶液反應(yīng)的化學(xué)方程式為CO+2Ag（NH₃）₂OH→（NH₄）2CO₃+2Ag↓+2NH₃，
故答案為：1：2；CO+2Ag（NH₃）₂OH→（NH₄）2CO₃+2Ag↓+2NH₃；
（6）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=$\frac{\frac{96}{{N}_{A}}g}{ρ\;g/c{m}^{3}}$=$\frac{96}{ρ{N}_{A}}$cm³，則晶胞棱長=$\root{3}{\frac{96}{ρ{N}_{A}}}$cm，C原子與周圍4個C原子形成正四面體，該正四面體的棱長=$\root{3}{\frac{96}{ρ{N}_{A}}}$cm×$\frac{\sqrt{2}}{2}$=$\sqrt{2}$×$\root{3}{\frac{12}{ρ{N}_{A}}}$cm，則晶體中最近的兩個原子之間的距離=$\frac{\sqrt{2}×\root{3}{\frac{12}{ρ{N}_{A}}}}{sin\frac{109°28′}{2}}$cm，
故答案為：$\frac{\sqrt{2}×\root{3}{\frac{12}{ρ{N}_{A}}}}{sin\frac{109°28′}{2}}$．

點評 本題是對物質(zhì)結(jié)構(gòu)的考查，涉及核外電子排布、電負(fù)性、配合物、雜化理論、晶胞計算等，（4）中計算為易錯點、難點，需要學(xué)生理解晶胞結(jié)構(gòu)，具備一定的空間想象與數(shù)學(xué)計算能力，注意理解均攤法進(jìn)行晶胞有關(guān)計算，難度中等．