Question

20．現(xiàn)有A、B、C、D、E、F、G原子序數(shù)依次增大的七種元素，它們位于元素周期表的前四周期．B元素含有3個能級，且每個能級所含的電子數(shù)相同；D的原子核外有8個運(yùn)動狀態(tài)不同的電子；在這七種元素中E元素原子半徑最大，A原子半徑最��；F元素與G元素處于同一周期相鄰的族，它們的原子序數(shù)相差3，且F元素的基態(tài)原子有4個未成對電子．請回答下列問題：
（1）羥胺（CA₂DA）中采用sp³雜化的原子是N、O（填元素符號）；羥胺極易溶于水，主要原因是羥胺與水分子之間可以形成氫鍵；
（2）F元素的=2價氧化物的熔點(diǎn)比+3價氧化物低（高或低），原因是Fe²⁺離子半徑比Fe³⁺離子半徑大，所帶電荷少，F(xiàn)eO晶格能比Fe₂O₃小；
（3）B單質(zhì)的一種同素異形體的晶胞如圖所示，若晶體的密度為pg/cm³，阿伏伽德羅常數(shù)的值為N_A，則晶體中最近的兩個原子之間的距離為$\frac{\sqrt{3}}{4}$×$\root{3}{\frac{96}{ρ{N}_{A}}}$cm；
（4）①G原子的外圍單質(zhì)排布式為3d¹⁰4s¹；
②單質(zhì)E、G的晶體的晶胞結(jié)構(gòu)如圖（請先判斷對應(yīng)的圖），E、G兩種晶體晶胞中元素原子的配位數(shù)之比為2：3．
 （5）黃血鹽（E₄[F（BC）₆）易溶于水，廣泛用作食鹽添加劑（抗結(jié)劑），食鹽中黃血鹽的最大使用量為10mg•kg．黃血鹽經(jīng)長時間火炒，超過400時會分解生成劇毒的EBC．
回答下列問題：
①E₄[F（BC）₆）中F²⁺與BC^-兩種離子之間的作用力是配位鍵；
②1mol BC^-中含有π鍵的數(shù)目為2N_A；
③黃血鹽溶液與稀硫酸加熱是發(fā)生非氧化還原反應(yīng)，生成磷酸鹽和一種與BC^-是等電子體的氣態(tài)化合物，該氣態(tài)化合物為CO．

Answer 1

分析 A、B、C、D、E、F、G原子序數(shù)依次增大的7種元素，它們位于元素周期表的前四周期；B元素含有3個能級，且每個能級所含的電子數(shù)相同，原子核外電子排布為1s²2s²2p²，則B為C元素；D的原子核外有8個運(yùn)動狀態(tài)不同的電子，則D為O元素；C原子序數(shù)介于碳、氧之間，則C為N元素；F元素與G元素處于同一周期相鄰的族，它們的原子序數(shù)相差3，應(yīng)處于Ⅷ族及相鄰的族，F(xiàn)元素的基態(tài)原子有4個未成對電子，應(yīng)處于Ⅷ族及相鄰的族，F(xiàn)元素的基態(tài)原子有4個未成對電子，外圍電子排布為3d⁶4s²，則F為Fe，故G為Cu；在這七種元素中E元素原子半徑最大，A原子半徑最小，則A為H元素，結(jié)合（5）①可知E的化合價為+1，故E為K元素，據(jù)此進(jìn)行解答．

解答 解：A、B、C、D、E、F、G原子序數(shù)依次增大的7種元素，它們位于元素周期表的前四周期；B元素含有3個能級，且每個能級所含的電子數(shù)相同，原子核外電子排布為1s²2s²2p²，則B為C元素；D的原子核外有8個運(yùn)動狀態(tài)不同的電子，則D為O元素；C原子序數(shù)介于碳、氧之間，則C為N元素；F元素與G元素處于同一周期相鄰的族，它們的原子序數(shù)相差3，應(yīng)處于Ⅷ族及相鄰的族，F(xiàn)元素的基態(tài)原子有4個未成對電子，應(yīng)處于Ⅷ族及相鄰的族，F(xiàn)元素的基態(tài)原子有4個未成對電子，外圍電子排布為3d⁶4s²，則F為Fe，故G為Cu；在這七種元素中E元素原子半徑最大，A原子半徑最小，則A為H元素，結(jié)合（5）①可知E的化合價為+1，故E為K元素，
（1）羥胺分子中，價層電子對為4的原子有N、O原子，所以采用sp³雜化的原子有N、O原子，由于羥胺與水分子之間可以形成氫鍵，所以羥胺極易溶于水，
故答案為：N、O；羥胺與水分子之間可以形成氫鍵；
（2）F為Fe元素，F(xiàn)e²⁺離子半徑比Fe³⁺離子半徑大，所帶電荷少，故FeO晶格能比Fe₂O₃小，F(xiàn)eO的熔點(diǎn)比Fe₂O₃低，
故答案為：低；Fe²⁺離子半徑比Fe³⁺離子半徑大，所帶電荷少，F(xiàn)eO晶格能比Fe₂O₃�。�
（3）B為C元素，晶胞中C原子數(shù)目=4+6×$\frac{1}{2}$+8×$\frac{1}{8}$=8，晶胞質(zhì)量=8×$\frac{12}{{N}_{A}}$g=$\frac{96}{{N}_{A}}$g，若晶體的密度為ρg/cm³，則
晶胞體積=$\frac{\frac{96g}{{N}_{A}}}{ρg/c{m}^{3}}$=$\frac{96}{ρ{N}_{A}}$cm³，則晶胞棱長=$\root{3}{\frac{96}{ρ{N}_{A}}}$cm，C原子與周圍4個C原子形成正四面體，該正四面體的棱長a=$\root{3}{\frac{96}{ρ{N}_{A}}}$cm×$\frac{\sqrt{2}}{2}$，斜面高為=$\frac{\sqrt{3}}{2}$a cm，底面中心到邊的距離為$\frac{\sqrt{3}}{2}$a×$\frac{1}{3}$ cm，設(shè)中心碳原子到頂點(diǎn)碳原子距離為x cm，則中心碳原子到底面面心距離為$\frac{x}{3}$cm，故正四面體的高為（x+$\frac{x}{3}$）cm，則：（x+$\frac{x}{3}$）²+（$\frac{\sqrt{3}}{2}$a×$\frac{1}{3}$ ）²=（$\frac{\sqrt{3}}{2}$a）²，整理得x=$\frac{\sqrt{6}}{4}$a，
即：x=$\frac{\sqrt{6}}{4}$×$\root{3}{\frac{96}{ρ{N}_{A}}}$cm×$\frac{\sqrt{2}}{2}$=$\frac{\sqrt{3}}{4}$×$\root{3}{\frac{96}{ρ{N}_{A}}}$cm，
故答案為：$\frac{\sqrt{3}}{4}$×$\root{3}{\frac{96}{ρ{N}_{A}}}$；
（4）①Cu是29號元素，其核外電子排布式為：1s²2s²2p⁴3s²3p⁶3d¹⁰4s¹，則其外圍電子排布式為：3d¹⁰4s¹，
故答案為：3d¹⁰4s¹；
②單質(zhì)E、G分別為K、Cu，金屬K晶體為體心立方堆積，晶胞結(jié)構(gòu)為圖A，晶胞中K原子配位數(shù)為8，金屬Cu晶體為面心立方最密堆積，晶胞結(jié)構(gòu)為圖B，以頂點(diǎn)Cu原子研究與之最近的原子位于面心，每個頂點(diǎn)Cu原子為12個面共用，晶胞中Cu原子配位數(shù)為12，則K、Cu兩種晶體晶胞中金屬原子的配位數(shù)之比為 8：12=2：3，
故答案為：2：3；
（5）①K₄[Fe（CN）₆]中，亞鐵離子含有空軌道，N原子含有孤電子對，所以F²⁺與BC^-兩種離子之間的作用力為配位鍵，
故答案為：配位鍵；
②CN^-中碳原子含有2個σ鍵且不含孤電子對，所以碳原子的雜化方式為sp，1個CN^-中含有2個π鍵，所以1molCN^-中含有π鍵的數(shù)目為2N_A個，
故答案為：2N_A；
③黃血鹽溶液與稀硫酸加熱時發(fā)生非氧化還原反應(yīng)，說明元素化合價不變，生成硫酸鹽和一種與CN^-是等電子體的氣態(tài)化合物，根據(jù)元素守恒知該氣態(tài)化合物是CO，
故答案為：CO．

點(diǎn)評 本題考查位置、結(jié)構(gòu)與性質(zhì)關(guān)系的綜合應(yīng)用，題目難度較大，試題知識點(diǎn)較多、綜合性較強(qiáng)，充分考查學(xué)生的分析、理解能力及靈活應(yīng)用基礎(chǔ)知識的能力，推斷各元素為解答關(guān)鍵，（3）晶胞的計算為難點(diǎn)，注意掌握分析、計算方法．