Question

10．已知A、B、C、D是原子序數(shù)依次增大的四種短周期主族元素，A的周期數(shù)等于其主族序數(shù)，B原子的價電子排布為nsⁿnpⁿ，D是地殼中含量最多的元素．E是第四周期元素且最外層只有2對成對電子，F(xiàn)元素與Cr元素位于同一周期的副族元素中且基態(tài)原子的最外層電子數(shù)與Cr原子相同．
（1）B、C、D三元素第一電離能由大到小的順序為N＞O＞C（用元素符號表示）．
（2）BD₃^2-中心原子雜化軌道的類型為sp²雜化；CA₄⁺的空間構型為正四面體．
（3）基態(tài)E原子的價電子排布圖．
（4）1mol BC^-中含有π鍵的數(shù)目為2N_A．
（5）比較D、E元素最簡單氫化物的沸點高低：H₂O＞H₂S（用化學式表示）．
（6）C、F兩元素形成的某化合物的晶胞結構如圖所示，頂點為C原子．則該化合物的化學式是Cu₃N，C原子的配位數(shù)是6．若相鄰C原子和F原子間的距離為acm，阿伏伽德羅常數(shù)為N_A，則該晶體的密度為$\frac{\frac{206}{{N}_{A}}}{8a{\;}^{3}}$g/cm³（用含a、N_A的符號表示）．

Answer 1

分析 A的周期數(shù)等于其主族序數(shù)，應為H元素，B原子的價電子排布為nsⁿnpⁿ，n=2，應為C元素，D是地殼中含量最多的元素，應為O元素，則C為N元素，E是第四周期的p區(qū)元素且最外層只有2對成對電子，應為Se元素，F(xiàn)元素與Cr元素位于同一周期的副族元素中且基態(tài)原子的最外層電子數(shù)與Cr原子相同，電子排布式為1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d¹⁰4s¹，應為Cu元素，以此解答該題．
（1）同周期元素從左到由元素的第一電離能呈增大趨勢，N原子2p亞層屬于半充滿的穩(wěn)定結構，難失去一個電子，第一電離能大于O元素；
（2）CO₃^2-中心原子形成3個σ鍵，孤電子對數(shù)為$\frac{6-2×3}{2}$=0，雜化軌道數(shù)目為3，NH₄⁺的空間構型為正四面體；
（3）Se的外圍電子排布為4s²4p⁴，結合泡利原理、洪特規(guī)則畫出價電子排布圖；
（4）CN^-與N₂為等電子體，含有C≡N鍵，三鍵含有1個σ鍵、2個π鍵；
（5）同一主族元素，其氫化物的沸點隨著原子序數(shù)的增大而呈增大趨勢，但含有氫鍵的氫化物沸點更高．
（6）由晶胞結構可知，N原子位于頂點，Cu位于棱上，利用均攤法計算晶胞中N、Cu原子數(shù)目，進而確定化學式；晶胞中位于頂點和棱心的位置最近，則N原子的配位數(shù)是6，若相鄰C原子和F原子間的距離為a nm，則邊長為2a nm，表示出晶胞質量，根據(jù)ρ=$\frac{m}{V}$計算．

解答 解：AA的周期數(shù)等于其主族序數(shù)，應為H元素，B原子的價電子排布為nsⁿnpⁿ，n=2，應為C元素，D是地殼中含量最多的元素，應為O元素，則C為N元素，E是第四周期的p區(qū)元素且最外層只有2對成對電子，應為Se元素，F(xiàn)元素與Cr元素位于同一周期的副族元素中且基態(tài)原子的最外層電子數(shù)與Cr原子相同，電子排布式為1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d¹⁰4s¹，應為Cu元素；
（1）同周期元素從左到由元素的第一電離能呈增大趨勢，由于O原子核外價電子排布式2s²2p⁴，而N原子核外價電子排布式2s²2p³，2p亞層屬于半充滿的穩(wěn)定結構，難失去一個電子，因此第一電離能較大的為N元素，則順序為：N＞O＞C；
故答案為：N＞O＞C；
（2）CO₃^2-中心原子形成3個σ鍵，孤電子對數(shù)為$\frac{6-2×3}{2}$=0，雜化軌道數(shù)目為3，雜化軌道的類型為sp²，NH₄⁺中心原子形成4個σ鍵，空間構型為正四面體，
故答案為：sp²；正四面體；
（3）Se的外圍電子排布為4s²4p⁴，價電子排布圖為；
故答案為：；
（4）CN^-與N₂為等電子體，含有C≡N鍵，則1mol BC^-中含有π鍵的數(shù)目為2N_A；
故答案為：2N_A；
（5）同一主族元素，其氫化物的沸點隨著原子序數(shù)的增大而呈增大趨勢，但含有氫鍵的氫化物沸點更高，水中含有氫鍵、H₂S中不含氫鍵，所以沸點：H₂O＞H₂S，
故答案為：H₂O＞H₂S；
（6）由晶胞結構可知，N原子位于頂點，晶胞中N個數(shù)為8×$\frac{1}{8}$=1，Cu位于棱上，晶胞中Cu原子個數(shù)為12×$\frac{1}{4}$=3，則化學式為Cu₃N，晶胞中位于頂點和棱心的位置最近，則N原子的配位數(shù)是6；
若相鄰C原子和F原子間的距離為acm，則邊長為2acm，晶胞的體積為8a³cm³，晶胞的質量為$\frac{206}{{N}_{A}}$g，則密度為$\frac{206}{{N}_{A}}$g÷8a³cm³=$\frac{\frac{206}{{N}_{A}}}{8a{\;}^{3}}$g/cm³；
故答案為：Cu₃N；6；$\frac{\frac{206}{{N}_{A}}}{8a{\;}^{3}}$．

點評 本題考查物質的結構與性質，涉及核外電子排布、電離能、雜化方式、空間構型、化學鍵、元素周期律應用、晶胞計算等，難度中等，注意掌握利用均攤法進行晶胞的有關計算．