Question

18．A、B、C、D、E、F、G六種元素的原子序數(shù)依次增大．A的離子和B的內(nèi)層電子數(shù)相同，B原子核外電子分處3個不同能級，且每個能級上排布的電子數(shù)相同，A與C能形成AC₃分子且VSEPR模型為四面體形，D原子p軌道成對電子數(shù)等于未成對電子數(shù)，E原子核外每個原子軌道上的電子都已成對，F(xiàn)原子的最外層電子數(shù)等于其周期序數(shù)，E和F位于同一周期．G是第四周期的元素，最外層電子數(shù)與A相同且內(nèi)層均填充滿電子．
請回答下列問題：
（1）寫出C的基態(tài)原子的價電子排布圖，與AC₃分子互為等電子體的陽離子為H₃O⁺；
（2）第一電離能E＞F（填“＞”或“＜”），原因是鎂原子結(jié)構(gòu)中各亞層均處于全滿狀態(tài)，能量低穩(wěn)定，單質(zhì)E的硬度＜單質(zhì)F（填“＞”或“＜”），原因是鎂離子半徑大于鋁離子，且在鋁中自由電子比鎂多，所以鋁中金屬鍵比鎂強；
（3）光譜證實單質(zhì)F與強堿溶液反應有[F（OH）₄]^-生成，則[F（OH）₄]^-中存在ace；
a．共價鍵  b．非極性鍵  c．σ鍵  d．，π鍵  e．配位鍵
（4）BD₂在高溫高壓下所形成的晶胞如圖所示．該晶體的類型屬于原子．晶體，該晶體中B原子的雜化類型為sp³，D原子的雜化類型為sp³．
（5）G的基態(tài)原子的電子排布式1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3ds¹⁰4s¹，G元素位于元素周期表的ds區(qū)（填“s”或“p“或“d”或“ds”），G單質(zhì)晶體中原子的堆積方式為面心立方最密堆積，已知G原子量M，晶胞棱長a cm，阿伏伽德羅常數(shù)為N_A，列出G單質(zhì)晶體的密度的表達式：ρ=$\frac{4M}{{N}_{A}{a}^{3}}$g•cm^-3．

Answer 1

分析 根據(jù)題意，A、B、C、D、E、F、G為原子序數(shù)依次增大的短七種短周期主族元素，B原子核外電子分處3個不同能級，則B為C，D原子p軌道成對電子數(shù)等于未成對電子數(shù)，P亞層三個軌道中的電子數(shù)只能是2、1、1共四個電子，核外電子排布式1S²2S²2P⁴，所以核外電子總數(shù)為8，D元素是O元素；C的原子序數(shù)介于B、D之間，所以C為N元素，A與C能形成AC₃分子且VSEPR模型為四面體形，則A為H元素，E原子核外每個原子軌道上的電子都已成對，F(xiàn)原子的最外層電子數(shù)等于其周期序數(shù)，E和F位于同一周期，則E為Mg，F(xiàn)為Al，G是第四周期的元素，最外層電子數(shù)與A相同且內(nèi)層均填充滿電子，則G為Cu元素，根據(jù)推斷出的元素進行解答．

解答 解：根據(jù)題意，A、B、C、D、E、F、G為原子序數(shù)依次增大的短七種短周期主族元素，B原子核外電子分處3個不同能級，則B為C，D原子p軌道成對電子數(shù)等于未成對電子數(shù)，P亞層三個軌道中的電子數(shù)只能是2、1、1共四個電子，核外電子排布式1S²2S²2P⁴，所以核外電子總數(shù)為8，D元素是O元素；C的原子序數(shù)介于B、D之間，所以C為N元素，A與C能形成AC₃分子且VSEPR模型為四面體形，則A為H元素，E原子核外每個原子軌道上的電子都已成對，F(xiàn)原子的最外層電子數(shù)等于其周期序數(shù)，E和F位于同一周期，則E為Mg，F(xiàn)為Al，G是第四周期的元素，最外層電子數(shù)與A相同且內(nèi)層均填充滿電子，則G為Cu元素，
（1）C為N元素，C的基態(tài)原子的價電子排布圖為，與HN₃分子互為等電子體的陽離子為 H₃O⁺，
故答案為：；H₃O⁺；
（2）E為Mg，F(xiàn)為Al，由于鎂原子結(jié)構(gòu)中各亞層均處于全滿狀態(tài)，能量低穩(wěn)定，所以鎂比鋁的第一電離能高，由于鎂離子半徑大于鋁離子，且在鋁中自由電子比鎂多，所以鋁中金屬鍵比鎂強，所以鋁的硬度大于鎂，
故答案為：＞；鎂原子結(jié)構(gòu)中各亞層均處于全滿狀態(tài)，能量低穩(wěn)定；＜；鎂離子半徑大于鋁離子，且在鋁中自由電子比鎂多，所以鋁中金屬鍵比鎂強；
（3）光譜證實單質(zhì)AI與強堿性溶液反應有[AI（OH）₄]^-生成，可看作其中鋁原子和三個羥基形成三對共用電子對，形成三個極性共價鍵，形成AI（OH）₃；AI（OH）₃溶解在強堿中，和OH^-形成[AI（OH）₄]^-，利用的是鋁原子的空軌道和氫氧根離子的孤對電子形成的配位鍵；由兩個相同或不相同的原子軌道沿軌道對稱軸方向相互重疊而形成的共價鍵，叫做σ鍵，所以[AI（OH）₄]^-中也形成了σ鍵．
故答案為：ace；
（4）根據(jù)BD₂即CO₂在高溫高壓下所形成的晶胞晶胞結(jié)構(gòu)可知，碳原子和氧原子以單鍵形成了立體網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，所以該晶體為原子晶體，根據(jù)晶胞中碳原子和氧原子的結(jié)構(gòu)可知，碳原子的價層電子對數(shù)為$\frac{4+4}{2}$=4，所以C原子的雜化方式為SP³雜化，氧原子的價層電子對數(shù)為$\frac{6+2}{2}$=4，所以O原子的雜化方式為SP³雜化，
故答案為：原子；sp³；sp³；
（5）G為Cu元素，是29號元素，所以其基態(tài)原子的電子排布式為1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3ds¹⁰4s¹，Cu元素位于元素周期表的 ds區(qū)，Cu單質(zhì)晶體中原子的堆積方式為面心立方最密堆積，所以每個晶胞中含有銅原子數(shù)為$8×\frac{1}{8}+6×\frac{1}{2}$=4，所以銅的密度ρ=$\frac{\frac{4×M}{{N}_{A}}}{{a}^{3}}$g•cm^-3=$\frac{4M}{{N}_{A}{a}^{3}}$g•cm^-3，
故答案為：1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3ds¹⁰4s¹； ds；$\frac{4M}{{N}_{A}{a}^{3}}$．

點評 本題考查了原子核外電子排布、電負性電離能的概念含義和應用、等電子體、化學鍵形成、原子軌道雜化方式和類型、氫鍵的實際應用，元素周期表的應用等知識，綜合性較大．