Question

3．已知A、B、C、D、E、F都是周期表中前四周期的元素，它們的核電荷數(shù)依次增大．其中A原子核外有三個(gè)未成對(duì)電子；B的最外層電子數(shù)為其內(nèi)層電子數(shù)的3倍；A與C可形成離子化合物C₃A₂；D是地殼中含量最多的金屬元素；E原子核外的M層中有兩對(duì)成對(duì)電子；F原子核外最外層只有1個(gè)電子，其余各層電子均充滿．根據(jù)以上信息，回答下列問(wèn)題：（A、B、C、D、E、F用所對(duì)應(yīng)的元素符號(hào)表示）

（1）F原子的核外電子排布式為1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d¹⁰4s¹，A、B、C、D、E的第一電離能最小的是Al．
（2）C的氧化物的熔點(diǎn)遠(yuǎn)高于E的氧化物的熔點(diǎn)，原因是MgO為離子晶體而SO₂和SO₃為分子晶體．
（3）比較B、E的氫化物的沸點(diǎn)H₂O大于H₂S．
（4）A的最高價(jià)含氧酸根離子中，其中心原子是sp²雜化，E的低價(jià)氧化物的空間構(gòu)型為V形．
（5）A、D形成某種化合物的晶胞結(jié)構(gòu)如圖1，則其化學(xué)式為AlN．
（6）F單質(zhì)的晶體的晶胞結(jié)構(gòu)如圖2．若F原子的半徑是r cm，則F單質(zhì)的密度的計(jì)算公式是$\frac{256}{（{2r\sqrt{2}）}^{3}{N}_{A}}$．（用N_A表示阿伏伽德羅常數(shù)）

Answer 1

分析 B的最外層電子數(shù)為其內(nèi)層電子數(shù)的3倍，最外層最多為8個(gè)電子，則B只能含有2個(gè)電子層，最外層為6個(gè)電子，則B為O元素；
D元素是地殼中含量最高的金屬元素，所以D為Al元素；E原子核外的M層中有兩對(duì)成對(duì)電子，電子排布式為1s²2s²2p⁶3s²3p⁴，所以E為S元素；
F原子核外最外層只有1個(gè)電子，其余各層電子均充滿，且F是前四周期的元素，其核外電子數(shù)目為2+8+18+1=29，所以F為Cu元素；
A原子核外有三個(gè)未成對(duì)電子，且原子序數(shù)小于13，所以A為N元素，A與C可形成離子化合物C₃A₂，且C的原子序數(shù)大于A小于D，所以C是Mg元素，據(jù)此進(jìn)行解答．

解答 解：B的最外層電子數(shù)為其內(nèi)層電子數(shù)的3倍，最外層最多為8個(gè)電子，則B只能含有2個(gè)電子層，最外層為6個(gè)電子，則B為O元素；D元素是地殼中含量最高的金屬元素，所以D為Al元素；E原子核外的M層中有兩對(duì)成對(duì)電子，電子排布式為1s²2s²2p⁶3s²3p⁴，所以E為S元素；F原子核外最外層只有1個(gè)電子，其余各層電子均充滿，且F是前四周期的元素，其核外電子數(shù)目為2+8+18+1=29，所以F為Cu元素；A原子核外有三個(gè)未成對(duì)電子，且原子序數(shù)小于13，所以A為N元素，A與C可形成離子化合物C₃A₂，且C的原子序數(shù)大于A小于D，所以C是Mg元素，
（1）F為Cu元素，其 原子序數(shù)=核外電子總數(shù)=29，則Cu的原子核外電子排布式為：1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d¹⁰4s¹；
A、B、C、D、E分別為：N、O、Mg、Al、S元素，Mg、Al、S元素是同一周期元素，同一周期元素的第一電離能逐漸增大，但鎂的2s能級(jí)為全滿穩(wěn)定狀態(tài)，其第一電離能大于鋁的第一電離能；金屬的第一電離能大于非金屬元素，所以5種元素中第一電離能最小的為Al，
故答案為：1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d¹⁰4s¹；Al；
（2）氧化鎂是離子晶體，SO₂和SO₃為分子晶體，離子晶體的熔點(diǎn)遠(yuǎn)大于分子晶體的熔點(diǎn)，
故答案為：MgO為離子晶體而SO₂和SO₃為分子晶體；
（3）B為O、E為S，二者氫化物分別為水和硫化氫，由于水分子間存在氫鍵作用力大于硫化氫分子間的范德華力，所以水的沸點(diǎn)大于硫化氫，
故答案為：H₂O大于H₂S；
（4）NO₃^-中價(jià)層電子對(duì)=3+$\frac{1}{2}$（5+1-3×2）=3，所以N原子采取sp²雜化，D的低價(jià)氧化物是SO₂，SO₂的價(jià)層電子對(duì)=2+$\frac{1}{2}$（6-2×2）=3、含有一個(gè)孤電子對(duì)，所以分子空間構(gòu)型是V型，
故答案為：sp²；V形；
（5）Al原子位于面心、頂點(diǎn)，N原子位于晶胞體內(nèi)，該晶胞中Al原子數(shù)目=8×$\frac{1}{8}$+6×$\frac{1}{2}$=4，N原子數(shù)目=4，所以其化學(xué)式為：AlN，
故答案為：AlN；
（6）Cu晶胞中Cu原子數(shù)目=8×$\frac{1}{8}$+6×$\frac{1}{2}$=4，晶胞質(zhì)量=$\frac{64×4}{{N}_{A}}$g，銅原子的半徑是rcm，則棱長(zhǎng)=4rcm×$\frac{\sqrt{2}}{2}$=2$\sqrt{2}$r cm，則晶胞體積=（2$\sqrt{2}$r cm）³，故晶體的密度為：$\frac{\frac{64×4}{{N}_{A}}g}{（2\sqrt{2}{r）}^{3}}$=$\frac{256}{（{2r\sqrt{2}）}^{3}{N}_{A}}$g/cm³，
故答案為：$\frac{256}{（{2r\sqrt{2}）}^{3}{N}_{A}}$．

點(diǎn)評(píng) 本題以元素的推斷為載體，考查了核外電子排布、分子空間構(gòu)型、原子的雜化、晶胞計(jì)算等，注意第ⅡA和第ⅢA族、第ⅤA族和第ⅥA族之間第一電離能異常，注意根據(jù)均攤法進(jìn)行晶胞計(jì)算．