Question

13．已知A、B、C、D、E都是元素周期表中的前36號(hào)元素，它們的原子序數(shù)依次增大．B原子基態(tài)時(shí)P原子軌道上有3個(gè)未成對(duì)電子，其最高正價(jià)與最低負(fù)價(jià)代數(shù)和為2，C的價(jià)層電子排布式為ns²npⁿ⁺²，其氫化物是同族元素所形成的氫化物中沸點(diǎn)最大．化合物AC₂為非極性分子，D元素的原子核外共有20種不同運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的電子．E是元素周期表第四周期第9列元素．請(qǐng)回答：
（1）寫出A、B、C元素原子中第一電離能由大到小的排列順序是N＞O＞C（用元素符號(hào)回答），AC₂中A采取的是sp雜化．
（2）與B₃^-互為等電子體的分子、離子有：N₂O（CO₂、CS₂等）、SCN^-或OCN^-或CNO^-）
（各舉1例），由此可推知B₃^-的空間構(gòu)型是直線型．
（3）E原子在基態(tài)時(shí)電子排布式：1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁷4s²或[Ar]3d⁷4s²，E[（B₃）（BH₃）₅]SO₄是E的一種絡(luò)合物．則E原子的配位數(shù)為6．
（4）（AB）₂是一種分子構(gòu)型和化學(xué)性質(zhì)與鹵素單質(zhì)很相似的化合物，稱為擬鹵素．一個(gè)（AB）₂分子中含有4個(gè)π鍵，寫出它與NaOH溶液反應(yīng)的化學(xué)方程式：（CN）₂+2NaOH=NaCN+NaCNO+H₂O．
（5）D單質(zhì)在C單質(zhì)中燃燒時(shí)得到一種白色晶體，其晶體的晶胞結(jié)構(gòu)如圖所示，則該晶體的化學(xué)式為CaO₂，已知兩個(gè)D原子最近距離為a pm，阿伏伽德羅常數(shù)為N_A，則該晶體的密度是$\frac{72\sqrt{2}×1{0}^{30}}{{a}^{3}{N}_{A}}$ g•cm^-3（用N_A和a表示）

Answer 1

分析 B原子基態(tài)時(shí)2p原子軌道上有3個(gè)未成對(duì)電子，其最高正價(jià)與最低負(fù)價(jià)代數(shù)和為2，則B為N元素；C的基態(tài)原子價(jià)電子排布為ns²npⁿ⁺²，n可能為2或3，n=2時(shí)，Z為O元素，水的沸點(diǎn)最高，符合題意，若n=3時(shí)，Z為Cl元素，氯化氫的沸點(diǎn)小于氟化氫，所以C為O元素；化合物AC₂為非極性分子，C為氧元素，則C的化合價(jià)為+4，為C元素；D元素的原子核外共有20種不同運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的電子，則D為Ca元素；E是元素周期表第四周期第9列元素，則E為Co元素，據(jù)此進(jìn)行解答．

解答 解：B原子基態(tài)時(shí)2p原子軌道上有3個(gè)未成對(duì)電子，其最高正價(jià)與最低負(fù)價(jià)代數(shù)和為2，則B為N元素；C的基態(tài)原子價(jià)電子排布為ns²npⁿ⁺²，n可能為2或3，n=2時(shí)，Z為O元素，水的沸點(diǎn)最高，符合題意，若n=3時(shí)，Z為Cl元素，氯化氫的沸點(diǎn)小于氟化氫，所以C為O元素；化合物AC₂為非極性分子，C為氧元素，則C的化合價(jià)為+4，為C元素；D元素的原子核外共有20種不同運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的電子，則D為Ca元素；E是元素周期表第四周期第9列元素，則E為Co元素，
（1）A、B、C分別為C、N、O，三者同周期，同周期元素自左而右元素的第一電離能呈增大趨勢，但N最外層2p能級(jí)容納3的電子，為半滿穩(wěn)定狀態(tài)，能量較低，第一電離能也高于同周期相鄰元素，故C、O、N的第一電離能依次增大，即第一電離能大小為：N＞O＞C；AC₂為CO₂，二氧化碳分子中C原子價(jià)層電子對(duì)個(gè)數(shù)是2且不含孤電子對(duì)，為直線形分子，所以碳原子采取sp雜化，
故答案為：N＞O＞C；sp；
（2）原子個(gè)數(shù)相等、價(jià)電子數(shù)相等的微粒互為等電子體，N₃^-中原子個(gè)數(shù)是3、價(jià)電子數(shù)是15，所以其等電子體的分子有：N₂O、CO₂、CS₂，離子有：SCN^-或OCN^-或CNO^-；等電子體結(jié)構(gòu)相似，根據(jù)二氧化碳分子構(gòu)型判斷該微粒構(gòu)型為直線形，
故答案為：N₂O（CO₂、CS₂等）；SCN^-或OCN^-或CNO^-）；直線；
（3）E為Co元素，原子序數(shù)為27，其基態(tài)原子核外電子排布式為：1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁷4s²或[Ar]3d⁷4s²；E[（B₃）（BH₃）₅]SO₄是E的一種絡(luò)合物，E原子的配位數(shù)為：1+5=6，
故答案為：1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁷4s²或[Ar]3d⁷4s²；6；
（4）（AB）₂為（CN）₂，其結(jié)構(gòu)簡式為：N≡C-C≡N，三鍵中含2個(gè)π鍵，所以共有2×2=4個(gè)π鍵；（CN）₂與鹵素性質(zhì)相似，類比氯氣與氫氧化鈉溶液的反應(yīng)可知，（CN）₂與氫氧化鈉溶液的反應(yīng)方程式為：（CN）₂+2NaOH=NaCN+NaCNO+H₂O，
故答案為：4；（CN）₂+2NaOH=NaCN+NaCNO+H₂O；
（5）C為O、D為Ca，每條楞上含有2個(gè)O、在體心含有2個(gè)O，總共含有O原子數(shù)為：（12×$\frac{1}{4}$+1）×2=8；鈣離子處于頂點(diǎn)和面心，每個(gè)晶胞中含有鈣離子的數(shù)目為：8×$\frac{1}{8}$+6×$\frac{1}{2}$=4，所以該化合物的化學(xué)式為：CaO₂，每個(gè)晶胞中含有4個(gè)CaO₂，每個(gè)晶胞的質(zhì)量為：4×$\frac{72}{{N}_{A}}$g；已知兩個(gè)D原子最近距離為a pm，每個(gè)面的對(duì)角線上的兩個(gè)鈣離子之間距離最近，設(shè)棱長為l，則2l²=（2a）²，解得：l=$\sqrt{2}$apm=$\sqrt{2}$a×10^-10cm，該晶胞的體積為：V=l³=（$\sqrt{2}$a×10^-10cm）³=2$\sqrt{2}$a³×10^-30cm³，所以該晶體的密度為：ρ=$\frac{m}{V}$=$\frac{\frac{72×4}{{N}_{A}}}{2\sqrt{2}{a}^{3}×1{0}^{-30}c{m}^{3}}$=$\frac{72\sqrt{2}×1{0}^{30}}{{a}^{3}{N}_{A}}$g•cm^-3，
故答案為：CaO₂；$\frac{72\sqrt{2}×1{0}^{30}}{{a}^{3}{N}_{A}}$．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了位置、結(jié)構(gòu)與性質(zhì)關(guān)系的綜合應(yīng)用，題目難度中等，推斷各元素為解答關(guān)鍵，注意掌握原子結(jié)構(gòu)與元素周期表、元素周期律的關(guān)系，試題側(cè)重考查學(xué)生的分析、理解能力及靈活應(yīng)用基礎(chǔ)知識(shí)的能力；（5）晶胞計(jì)算為難點(diǎn)，注意掌握均攤法的應(yīng)用．