Question

14．已知A、B、C、D都是元素周期表中前36號的元素，它們的原子序數(shù)依次增大．A與其他3種元素既不在同一周期又不在同一主族．B原子的L層p軌道中有5個電子；C是周期表中1-18列中的第14列元素；D原子的L層電子數(shù)與最外層電子數(shù)之比為4：1，其d軌道中有一對成對電子．請回答：
（1）A與C形成的共價化合物的分子式是SiH₄，中心原子雜化類型是sp³，分子的立體結構是正四面體，是非極性分子（填“極性”或“非極性”）
（2）B與C比較，電負性較小的是Si（填元素符號）；B與C形成的化合物晶體類型是分子晶體．
（3）D位于元素周期表中第VIII族，D²⁺的結構示意圖是，它的+3價離子的電子排布式為1s²2s²2p⁶3s²sp⁵．
（4）A與B形成的化合物分子極易溶于水，其原因是HF與H₂O都是極性分子，HF與H₂O形成分子間氫鍵．
（5）由C原子構成的晶體中微粒間作用力是共價鍵，如圖是由C單質構成的晶體的一個晶胞，若設該晶胞的邊長為a cm，N_A表示阿伏加德羅常數(shù)，則該晶體的密度是$\frac{224}{{N}_{A}{•a}^{3}}$g/cm³．（只要求列出算式）．

Answer 1

分析 B原子的L層p軌道有5個電子，則B原子的電子排布式為1s²2s²2p⁵，電子個數(shù)為2+2+5=9，所以B為F元素；C是周期表中1-18列中的第14列元素，即為ⅣA族，且C的原子序數(shù)大于B，所以C為Si元素；D原子的L層電子數(shù)與最外層電子數(shù)之比為4：1，L層為8個電子，則D的最外層電子數(shù)為8÷4=2，其d軌道中有一對成對電子，d軌道的電子數(shù)為6，電子排布式為1s²2s²2p⁶3s²sp⁶3d⁶4s²，E為第四周期第VIII族的Fe元素；A與其他3種元素既不在同一周期又不在同一主族，則A為H元素；
（1）A與C形成化合物為SiH₄，根據(jù)Si原子的價層電子對數(shù)判斷；根據(jù)分子的對稱性分析；
（2）F的非金屬性大于Si，二者形成SiF₄；
（3）Fe屬于第VIII族元素，亞鐵離子核外有24個電子，鐵離子核外有23個電子；
（4）能形成氫鍵的化合物易溶于水；
（5）非金屬單質中原子間以共價鍵結合；利用均攤法計算晶胞中原子個數(shù)，再求出晶胞的質量，然后根據(jù)ρ=$\frac{m}{V}$計算．

解答 解：B原子的L層p軌道有5個電子，則B原子的電子排布式為1s²2s²2p⁵，電子個數(shù)為2+2+5=9，所以B為F元素；C是周期表中1-18列中的第14列元素，即為ⅣA族，且C的原子序數(shù)大于B，所以C為Si元素；D原子的L層電子數(shù)與最外層電子數(shù)之比為4：1，L層為8個電子，則D的最外層電子數(shù)為8÷4=2，其d軌道中有一對成對電子，d軌道的電子數(shù)為6，電子排布式為1s²2s²2p⁶3s²sp⁶3d⁶4s²，E為第四周期第VIII族的Fe元素；A與其他3種元素既不在同一周期又不在同一主族，則A為H元素；
（1）A與C形成化合物為SiH₄，SiH₄中Si原子的價層電子對數(shù)為4，沒有孤電子對，屬于雜化；分子的空間構型為正四面體，分子結構對稱，正負電荷中心重疊屬于非極性分子；
故答案為：SiH₄；sp³；正四面體；非極性；
（2）F的非金屬性大于Si，二者形成的化合物為SiF₄，屬于分子晶體；
故答案為：Si；分子晶體；
（3）Fe屬于第VIII族元素，亞鐵離子核外有24個電子，亞鐵離子的結構示意圖為：，鐵離子核外有23個電子，其電子排布式為：1s²2s²2p⁶3s²sp⁵；
故答案為：VIII；；1s²2s²2p⁶3s²sp⁵；
（4）A與B形成的化合物分子為HF，HF屬于極性分子，而且能與水分子之間形成氫鍵，所以HF極易溶于水；
故答案為：HF與H₂O都是極性分子，HF與H₂O形成分子間氫鍵；
（5）C為硅元素，其單質中硅原子間以共價鍵結合；晶胞中Si原子的數(shù)目為$\frac{1}{8}$×8+$\frac{1}{2}$×6+4=8，則晶胞的質量為$\frac{8×28}{{N}_{A}}$g，晶胞的體積為V=a³cm³；
所以ρ=$\frac{m}{V}$=$\frac{\frac{8×28}{{N}_{A}}}{{a}^{3}}$=$\frac{224}{{N}_{A}{•a}^{3}}$g/cm³；
故答案為：$\frac{224}{{N}_{A}{•a}^{3}}$．

點評 本題考查物質結構與性質，涉及元素化合物推斷、離子結構示意圖、核外電子排布、氫鍵、雜化方式、化學鍵、晶胞計算等，關鍵是根據(jù)電子排布的有關知識進行推斷元素，需要學生具備扎實的基礎，難度中等．