Question

5．A、B、C、D、E、R為原子序數依次增大的六種元素，位于元素周期表的前四周期．B元素原子含有3個能級，且每個能級所含的電子數相同；D的原子核外有8種運動狀態(tài)不同的電子；E元素與F元素處于同一周期相鄰的族，它們的原子序數相差3，且E元素的基態(tài)原子3d軌道上有4個未成對電子．請回答下列問題：
（1）寫出基態(tài)C原子的價層電子排布圖，F基態(tài)原子的外圍電子排布式3d¹⁰4s¹．
（2）下列說法正確的是C（填序號）．
A．二氧化硅的相對分子質量比二氧化碳大，所以沸點：SiO₂＞CO₂
B．第一電離能由小到大的順序：B＜C＜D
C．N₂與CO為等電子體，結構相似
D．穩(wěn)定性：H₂O＞H₂S，水分子更穩(wěn)定的原因是水分子間存在氫鍵
（3）F元素位于周期表中ds區(qū)，其離子是人體內多種酶的輔因子，人工模擬酶是當前研究的熱點．向F的硫酸鹽溶液中通入過量的C與A形成的氣體X可生成[F（X）₄]²⁺，該離子的結構式為（用元素符號表示）．
（4）某化合物與F（I）（I表示化合價為+1）結合形成圖1所示的離子，該離子中碳原子的雜化方式為sp²、sp³．
（5）B單質的一種同素異形體的晶胞如圖2所示，則一個晶胞中所含B原子的個數為8．
（6）D與F形成離子個數比為1：1的化合物，晶胞與NaCl類似，設D離子的半徑為apm，F離子的半徑bpm，則該晶胞的空間利用率為$\frac{2π（{a}^{3}+^{3}）}{3（a+b）^{3}}×100%$．

Answer 1

分析 A、B、C、D、E、R為原子序數依次增大的六種元素，位于元素周期表的前四周期，B元素原子含有3個能級，且每個能級所含的電子數相同，則B的核外電子排布式為1s²2s²2p²，則B為C，D的原子核外有8種運動狀態(tài)不同的電子，則D為O，E元素與F元素處于同一周期相鄰的族，它們的原子序數相差3，且E元素的基態(tài)原子3d軌道上有4個未成對電子，則E的價電子排布式為3d⁶4s²，則E為Fe，F與E處于同周期，原子序數比E大3，則F為Cu，B為C，D為O，所以C為N，元素處于前四周期，則A為H，據此分析解答．

解答 解：A為H，B為C，C為N，D為O，E為Fe，F為Cu，
（1）基態(tài)C原子的價層電子排布式為：2s²2p³，則其價電子排布圖為：，
F為Cu，基態(tài)外圍電子排布式為：3d¹⁰4s¹，
故答案為：；3d¹⁰4s¹；
（2）A．SiO₂是原子晶體，CO₂是分子晶體，原子晶體熔沸點大于分子晶體，則沸點：SiO₂＞CO₂，A項解釋不對，故A錯誤；
B．B為C，C為N，D為O，第一電離能第VA族元素大于相鄰主族元素，所以第一電離能N＞O＞C，即B＜D＜C，故B錯誤；
C．N₂與CO原子數目相同，價電子數目相同，二者為等電子體，結構相似，故C正確；
D．穩(wěn)定性：H₂O＞H₂S，是因為非金屬性O＞S，與分子之間存在氫鍵無關，故D錯誤，
故選C；
（3）F為Cu，位于周期表中ds區(qū)，C與A形成的氣體為NH₃，向F的硫酸鹽溶液中通人過量的C與A形成的氣體X可生成[F（X）₄]²⁺，形成的是配離子，為[Cu（NH₃）₄]²⁺，NH₃與Cu²⁺之間形成的是配位鍵，則該離子的結構式為：，
故答案為：；
（4）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）由B單質的一種同素異形體的晶胞結構可知，B原子有4個位于晶胞內部，其余B原子位于定點、面心，則一個晶胞中所含B原子數為4+$8×\frac{1}{8}+6×\frac{1}{2}$=8，
故答案為：8；
（6）O與Cu形成離子個數比為1：1的化合物為CuO，晶胞與NaCl類似，其晶胞結構，晶胞中銅離子數目=陽離子數目=$8×\frac{1}{8}+6×\frac{1}{2}$=4，O^2-離子的半徑為a pm，Cu²⁺離子的半徑b pm，則晶胞中原子總體積=4×$（\frac{4}{3}π{a}^{3}+\frac{4}{3}π^{3}）p{m}^{3}$，晶胞棱長=2（a+b）pm，故晶胞體積=8（a+b）³pm³，故該晶胞的空間利用率=$\frac{4×（\frac{4}{3}π{a}^{3}+\frac{4}{3}π^{3}）}{8（a+b）^{3}}×100%$=$\frac{2π（{a}^{3}+^{3}）}{3（a+b）^{3}}×100%$，
故答案為：$\frac{2π（{a}^{3}+^{3}）}{3（a+b）^{3}}×100%$．

點評 本題主要考查物質的結構與性質，涉及核外電子排布、電負性、等電子體、晶體類型與性質、配合物、雜化理論、晶胞計算等，難點是晶胞的計算，明確各個字母的含義，題目難度中等．