Question

17．A、B、C、D、E是元素周期表中五種短周期元素，原子序數(shù)依次增大．　A、B、C、D位于同一周期．已知A原子核外有3個能級，且每個能級上的容納的電子數(shù)目相同．C與E同主族，且C的單質(zhì)為空氣中的主要成份．X元素的原子核外有26個運動狀態(tài)完全不相同的電子．回答下列問題：
（1）C、D、E中第一電離能最大的是F（填元素符號），X的價電子排布式為3d⁶4s²
（2）A、C兩元素組成的非極性分子的中心原子的雜化軌道類型為sp，該分子的空間構(gòu)型為直線形
（3）用化學(xué)方程式表示C、D兩種元素的電負性大小：2F₂+2H₂O═4HF+O₂，寫出含有其中電負性較小元素的原子，且形成的分子的空間構(gòu)型是“V”形的物質(zhì)的化學(xué)式（單質(zhì)和化合物各寫一種）：O₃、H₂O
（4）A的一種單質(zhì)相對分子質(zhì)量為720，分子構(gòu)型為一個32面體，其中有12個五元環(huán)，20個六元環(huán)（如圖1）．則1molA的這種單質(zhì)中π鍵的數(shù)目為30N_A．
（5）X元素對應(yīng)的單質(zhì)在形成晶體時，采用如圖2所示的堆積方式．則這種堆積模型的配位數(shù)為8，
如果X的原子半徑為a　cm，阿伏加德常數(shù)的值為N_A，則計算此單質(zhì)的密度表達式為$\frac{\frac{56}{{N}_{A}}×2}{（\frac{4a}{\sqrt{3}}）^{3}}$　　g/cm³（不必化簡）．

Answer 1

分析 A、B、C、D、E是元素周期表中五種短周期元素，原子序數(shù)依次增大，A原子核外有3個能級，且每個能級上的容納的電子數(shù)目相同，原子核外電子排布式為1s²2s²2p²，故A為C元素，A、B、C、D位于同一周期，且C的單質(zhì)為空氣中的主要成份，則B為N元素，C為O元素，D為F元素；C與E同主族，則E為S元素；X元素的原子核外有26個運動狀態(tài)完全不相同的電子，則X為Fe．
（1）同周期隨原子序數(shù)增大，元素第一電離能呈增大起始，但第ⅡA和ⅤA族第一電離能高于同周期相鄰元素的，同主族自上而下第一電離能減小；Fe原子核外電子數(shù)為26，根據(jù)能量最低原理書寫價電子排布式；
（2）A、C兩元素組成的非極性分子為CO₂；
（3）電負性越大，單質(zhì)越活潑，可以利用單質(zhì)之間相互置換反應(yīng)說明電負性大��；O元素的電負性較小，含有氧元素的單質(zhì)、化合物為V形結(jié)構(gòu)，中心原子原子數(shù)目為2，價層電子對數(shù)可以為3或4；
（4）A的一種單質(zhì)相對分子質(zhì)量為720，則該分子為C₆₀，分子構(gòu)型為一個32面體，其中有12個五元環(huán)，20個六元環(huán)，每個碳原子形成一個碳碳雙鍵和兩個碳碳單鍵，均為兩個碳共用，所以每個碳實際占有的碳碳雙鍵數(shù)為0.5，而每個雙鍵中有一個π鍵；
（5）Fe元素對應(yīng)的單質(zhì)在采用圖2所示的堆積方式，則這種堆積模型為體心立方堆積，配位數(shù)為8；
根據(jù)均攤法計算晶胞中Fe原子數(shù)目，用阿伏伽德羅常數(shù)表示出晶胞質(zhì)量，體對角線上3個原子相切，F(xiàn)e的原子半徑為 a cm，則立方體的邊長為 $\frac{4a}{\sqrt{3}}$ cm，再根據(jù)ρ=$\frac{m}{V}$計算晶胞密度．

解答 解：A、B、C、D、E是元素周期表中五種短周期元素，原子序數(shù)依次增大，A原子核外有3個能級，且每個能級上的容納的電子數(shù)目相同，原子核外電子排布式為1s²2s²2p²，故A為C元素，A、B、C、D位于同一周期，且C的單質(zhì)為空氣中的主要成份，則B為N元素，C為O元素，D為F元素；C與E同主族，則E為S元素；X元素的原子核外有26個運動狀態(tài)完全不相同的電子，則X為Fe．
（1）同周期隨原子序數(shù)增大，元素第一電離能呈增大起始，但第ⅡA和ⅤA族第一電離能高于同周期相鄰元素的，同主族自上而下第一電離能減小，所以O(shè)、F、S中第一電離能最大的是F，F(xiàn)e的價電子排布式為 3d⁶4s²，
故答案為：F；3d⁶4s²；
（2）A、C兩元素組成的非極性分子為CO₂，為直線形結(jié)構(gòu)，C原子采取sp雜化方式，
故答案為：sp；直線形；
（3）電負性越大，單質(zhì)越活潑，反應(yīng)：2F₂+2H₂O═4HF+O₂，說明F元素電負性大于O元素，含有氧元素的單質(zhì)中O₃為V形結(jié)構(gòu)，含有氧元素化合中H₂O等為V形結(jié)構(gòu)，
故答案為：2F₂+2H₂O═4HF+O₂；O₃；H₂O；
（4）A的一種單質(zhì)相對分子質(zhì)量為720，則該分子為C₆₀，分子構(gòu)型為一個32面體，其中有12個五元環(huán)，20個六元環(huán)，每個碳原子形成一個碳碳雙鍵和兩個碳碳單鍵，均為兩個碳共用，所以每個碳實際占有的碳碳雙鍵數(shù)為0.5，而每個雙鍵中有一個π鍵，所以C₆₀中π鍵的數(shù)目為60×0.5N_A=30N_A，
故答案為：30N_A；
（5）Fe元素對應(yīng)的單質(zhì)在形成晶體時，采用如圖2所示的堆積方式，則這種堆積模型為體心立方堆積，這種堆積模型的配位數(shù)為8，
晶胞中Fe原子數(shù)目為8×$\frac{1}{2}$+1=2，晶胞質(zhì)量為2×$\frac{56}{{N}_{A}}$g，體對角線上3個原子相切，F(xiàn)e的原子半徑為 a cm，則立方體的邊長為 $\frac{4a}{\sqrt{3}}$ cm，晶胞的體積為（  $\frac{4a}{\sqrt{3}}$ cm）³，所以鐵單質(zhì)的密度為 2×$\frac{56}{{N}_{A}}$g÷（ $\frac{4a}{\sqrt{3}}$ cm）³=$\frac{\frac{56}{{N}_{A}}×2}{（\frac{4a}{\sqrt{3}}）^{3}}$g/cm³，
故答案為：8；$\frac{\frac{56}{{N}_{A}}×2}{（\frac{4a}{\sqrt{3}}）^{3}}$．

點評 本題是對物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)的考查，涉及核外電子排布、電離能、電負性、雜化方式與空間構(gòu)型、晶胞結(jié)構(gòu)及計算等，（4）中關(guān)鍵是利用8電子穩(wěn)定結(jié)構(gòu)判斷每個碳原子所成化學(xué)鍵，（5）中關(guān)鍵是確定晶胞邊長與原子半徑關(guān)系，熟記中學(xué)常見晶胞結(jié)構(gòu)．