Question

10．A、B、C、D、E五種元素是周期表中前四周期的元素．只有A、B、C為金屬且同周期，原子序數(shù)A＜B＜C．A、C核外均沒有未成對電子；B原子核外有二個未成對電子和三個空軌道．D原子最外層電子數(shù)是其周期序數(shù)的三倍．E能與D形成化合物ED₂，可用于自來水的消毒．
（1）B的基態(tài)原子的價層電子排布式為3d²4s²；D和E的電負(fù)性大小關(guān)系為O＞Cl．（用元素符號表示）
（2）化合物E₂D分子的空間構(gòu)型為V形，中心原子采用sp³ 雜化．E與D還可形成三角錐結(jié)構(gòu)的陰離子，該離子的化學(xué)式為ClO₃^-，任意寫出一種它的等電子體的化學(xué)式為SO₃^2-．
（3）B與E能形成一種化合物BE₄，其熔點(diǎn)：-25℃，沸點(diǎn)：l36.4℃．則該化合物屬于分子晶體，晶體內(nèi)含有的作用力類型有分子間作用力和化學(xué)鍵．
（4）A、B、D三種元素形成的某晶體的晶胞結(jié)構(gòu)如圖，則晶體的化學(xué)式為CaTiO₃．若最近的B與D的原子距離為acm，該物質(zhì)的摩爾質(zhì)量為M g/mol，阿伏加德羅常數(shù)的數(shù)值為N_A，則該晶體的密度為$\frac{\sqrt{2}M}{4{a}^{3}{N}_{A}}$g/cm³．

Answer 1

分析 A、B、C為金屬且同周期，原子序數(shù)A＜B＜C，A、C核外均沒有未成對電子，據(jù)此判斷A、B、C不能為前三周期元素，因?yàn)榈谝恢芷谥挥袃煞N元素，第二周期只有2種金屬元素，第三周期中Na與Al均存在未成對電子，故A、B、C為第四周期元素，B原子核外有二個未成對電子和三個空軌道，核外電子排布為1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d²4s²，故B為22號元素：鈦；
A、C核外均沒有未成對電子，原子序數(shù)A＜B＜C，故A為鈣元素，C為鋅元素；
E能與D形成化合物ED₂，可用于自來水的消毒，且ED均為非金屬元素，故E為氯元素，D為氧元素；
（1）由構(gòu)造原理書寫原子核外價層電子排布式；元素的非金屬性越強(qiáng)，其電負(fù)性越大；
（2）依據(jù)價層電子互斥理論計算判斷即可；原子個數(shù)相等、價電子數(shù)相等的微�；�為等電子體；
（3）分子晶體熔沸點(diǎn)較低，分子晶體中存在化學(xué)鍵和分子間作用力；
（4）該晶胞中B原子個數(shù)=8×$\frac{1}{8}$=1，D原子個數(shù)=6×$\frac{1}{2}$=3，A原子個數(shù)是1，據(jù)此確定化學(xué)式；最近的B與D的原子距離為acm，則晶胞棱長=$\sqrt{\frac{（2a）^{2}}{2}}$cm=$\sqrt{2}$acm，晶胞體積=（$\sqrt{2}$acm）³=2$\sqrt{2}$a³cm³，晶胞密度=$\frac{m}{V}$．

解答 A、B、C為金屬且同周期，原子序數(shù)A＜B＜C，A、C核外均沒有未成對電子，據(jù)此判斷A、B、C不能為前三周期元素，因?yàn)榈谝恢芷谥挥袃煞N元素，第二周期只有2種金屬元素，第三周期中Na與Al均存在未成對電子，故A、B、C為第四周期元素，B原子核外有二個未成對電子和三個空軌道，核外電子排布為1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d²4s²，故B為22號元素：鈦；
A、C核外均沒有未成對電子，原子序數(shù)A＜B＜C，故A為鈣元素，C為鋅元素；
E能與D形成化合物ED₂，可用于自來水的消毒，且ED均為非金屬元素，故E為氯元素，D為氧元素；
（1）由構(gòu)造原理書寫原子核外電子排布式，B原子核外有22個電子，其原子核外電子排布式為1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d²4s²，價層電子排布式為3d²4s²，元素的非金屬性越強(qiáng)，其電負(fù)性越大，則電負(fù)性O(shè)＞Cl；
故答案為：3d²4s²； O＞Cl；
（2）化合物E₂D為Cl₂O，Cl₂O分子中中心原子Cl的價電子對數(shù)為 $\frac{7+1}{2}$=4，中心原子有2對孤電子對，2對σ鍵，根據(jù)價層電子對互斥理論，空間構(gòu)型為V型，依據(jù)sp³雜化，Cl與O形成三角錐結(jié)構(gòu)的陰離子為：ClO₃^-，它的等電子體的化學(xué)式為：SO₃^2-，故答案為：V形；sp³；ClO₃^-；SO₃^2-；
（3）由題意得出：Ti與Cl形成的化合物為TiCl₄，熔點(diǎn)低，沸點(diǎn)低，故該化合物應(yīng)屬于分子晶體，晶體內(nèi)存在Ti-Cl共價鍵，分子晶體中存在分子間作用力，
故答案為：分子；分子鍵作用力、共價鍵；
（4）該晶胞中B原子個數(shù)=8×$\frac{1}{8}$=1，D原子個數(shù)=6×$\frac{1}{2}$=3，A原子個數(shù)是1，據(jù)此確定化學(xué)式為CaTiO₃；最近的B與D的原子距離為acm，則晶胞棱長=$\sqrt{\frac{（2a）^{2}}{2}}$cm=$\sqrt{2}$acm，晶胞體積=（$\sqrt{2}$acm）³=2$\sqrt{2}$a³cm³，晶胞密度=$\frac{m}{V}$=$\frac{\frac{M}{{N}_{A}}}{2\sqrt{2}{a}^{3}}$g/cm³=$\frac{\sqrt{2}M}{4{a}^{3}{N}_{A}}$g/cm³，
故答案為：CaTiO₃；$\frac{\sqrt{2}M}{4{a}^{3}{N}_{A}}$．

點(diǎn)評 本題考查位置結(jié)構(gòu)性質(zhì)相互關(guān)系及應(yīng)用，涉及晶胞計算、等電子體、電負(fù)性、原子核外電子排布等知識點(diǎn)，綜合性較強(qiáng)，難點(diǎn)是晶胞計算，題目難度中等．