Question

8．在元素周期表前四周期中原子序數(shù)依次增大的六種元素A、B、C、D、E、F中，A與其余五種元素既不同周期也不同主族，B的一種核素在考古時(shí)常用來(lái)鑒定一些文物的年代，C的氧化物是導(dǎo)致酸雨的主要物質(zhì)之一，D原子核外電子有8種不同的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，E的基態(tài)原子在前四周期元素的基態(tài)原子中單電子數(shù)最多，F(xiàn)元素的基態(tài)原子最外能層只有一個(gè)電子，其它能層均已充滿電子．
（1）寫出基態(tài)E原子的價(jià)電子排布式3d⁵4s¹．
（2）B、C、D三元素第一電離能由小到大的順序?yàn)椋ㄓ迷�素符�?hào)表 示）C＜O＜N；A與C形成CA₃型分子，分子中C原子的雜化類型為sp³，分子的立體結(jié)構(gòu)為三角錐形；C的單質(zhì)與 BD化合物是等電子體，據(jù)等電子體的原理，寫出BD化合物的電子式； A₂D由液態(tài)形成晶體時(shí)密度減小（填增大，不變或減小），分析主要原因（用文字?jǐn)⑹觯┧�形成晶體時(shí)，每個(gè)水分子與4個(gè)水分子形成氫鍵，構(gòu)成空間正四面體網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，水分子空間利用率低，密度反而減小
（3）已知D、F能形成一種化合物，其晶胞的結(jié)構(gòu)如圖所示，則該化合物的化學(xué)式為（用元素符號(hào)表示）Cu₂O；若相鄰D原子和F原子間的距離為a cm，阿伏伽德羅常數(shù)為N_A，則該晶體的密度為$\frac{27\sqrt{3}}{2{a}^{3}{N}_{A}}$g/cm³（用含a、N_A的符號(hào)表示）．

Answer 1

分析 在元素周期表前四周期中原子序數(shù)依次增大的六種元素A、B、C、D、E、F中，B的一種核素在考古時(shí)常用來(lái)鑒定一些文物的年代，則B為碳元素，D原子核外電子有8種不同的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，則D為氧元素，C的氧化物是導(dǎo)致酸雨的主要物質(zhì)之一，且C的原子序數(shù)小于D，所以C為氮元素，E的基態(tài)原子在前四周期元素的基態(tài)原子中單電子數(shù)最多，其原子外圍電子排布式為1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁵4s¹，則E為鉻元素，F(xiàn)元素的基態(tài)原子最外能層只有一個(gè)電子，其它能層均已充滿，則F原子外圍電子排布為3d¹⁰4s¹，所以F為銅元素，A與其余五種元素既不同周期也不同主族，所以A為氫元素，據(jù)此答題．

解答 解：在元素周期表前四周期中原子序數(shù)依次增大的六種元素A、B、C、D、E、F中，B的一種核素在考古時(shí)常用來(lái)鑒定一些文物的年代，則B為碳元素，D原子核外電子有8種不同的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，則D為氧元素，C的氧化物是導(dǎo)致酸雨的主要物質(zhì)之一，且C的原子序數(shù)小于D，所以C為氮元素，E的基態(tài)原子在前四周期元素的基態(tài)原子中單電子數(shù)最多，其原子外圍電子排布式為1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁵4s¹，則E為鉻元素，F(xiàn)元素的基態(tài)原子最外能層只有一個(gè)電子，其它能層均已充滿，則F原子外圍電子排布為3d¹⁰4s¹，所以F為銅元素，A與其余五種元素既不同周期也不同主族，所以A為氫元素．
（1）E為鉻元素，基態(tài)E原子的價(jià)電子排布為3d⁵4s¹，故答案為：3d⁵4s¹；
（2）C、O、N元素都是第二周期非金屬元素，同一周期元素自左而右第一電離能呈增大趨勢(shì)，但N元素原子2p能級(jí)是半滿穩(wěn)定狀態(tài)，能量較低，第一電離能高于同周期相鄰元素，故第一電離能：C＜O＜N；
A與C形成NH₃分子，分子中N原子形成3個(gè)N-H、含有1對(duì)孤對(duì)電子，故N原子雜化類型為sp³，分子的立體結(jié)構(gòu)為三角錐形；
C的單質(zhì)為N₂，化合物CO是等電子體，二者結(jié)構(gòu)相似，CO分子中C原子與O原子之間形成三對(duì)共用電子對(duì)，故CO的電子式為；
H₂O形成晶體時(shí)，每個(gè)水分子與4個(gè)水分子形成氫鍵，構(gòu)成空間正四面體網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，水分子空間利用率低，密度反而減小，
故答案為：C＜O＜N；sp³；三角錐形；；水形成晶體時(shí)，每個(gè)水分子與4個(gè)水分子形成氫鍵，構(gòu)成空間正四面體網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，水分子空間利用率低，密度反而減小；
（3）根據(jù)晶胞的結(jié)構(gòu)圖可知，晶胞中含有氧原子數(shù)為1+8×$\frac{1}{8}$=2，銅原子數(shù)為4，所以該化合物的化學(xué)式為Cu₂O，晶胞質(zhì)量為（4×$\frac{64}{{N}_{A}}$+2×$\frac{16}{{N}_{A}}$）g，若相鄰氧原子和銅原子間的距離為a cm，則晶胞的體對(duì)角線為4acm，所以邊長(zhǎng)為$\frac{4a}{\sqrt{3}}$cm，所以體積為（$\frac{4a}{\sqrt{3}}$cm）³cm³，該晶體的密度為（4×$\frac{64}{{N}_{A}}$+2×$\frac{16}{{N}_{A}}$）g÷（$\frac{4a}{\sqrt{3}}$cm）³=$\frac{27\sqrt{3}}{2{a}^{3}{N}_{A}}$g/cm³，
故答案為：Cu₂O；$\frac{27\sqrt{3}}{2{a}^{3}{N}_{A}}$．

點(diǎn)評(píng) 本題是對(duì)物質(zhì)結(jié)構(gòu)的考查，涉及核外電子排布、電離能、雜化軌道、等電子體、氫鍵度物質(zhì)性質(zhì)的影響、晶胞的計(jì)算等，中等難度，元素推斷是解題的關(guān)鍵，需要學(xué)生具備扎實(shí)的基礎(chǔ)，（3）中注意利用均攤法計(jì)算晶胞質(zhì)量，關(guān)鍵是計(jì)算晶胞體積，需要學(xué)生具備一定的數(shù)學(xué)計(jì)算能力．