Question

15．已知：A．B．C．D為周期表1-36號(hào)中的元素，它們的原子序數(shù)逐漸增大．A的基態(tài)原子有3個(gè)不同的能級(jí)，各能級(jí)中電子數(shù)相等：C的基態(tài)原子2p能級(jí)上的未成對(duì)電子數(shù)與A原子相同：D的基態(tài)原子的M電子層上有4個(gè)未成對(duì)電子．
請(qǐng)回答下列問(wèn)題：
（1 ）D元素在元素周期表中位于d區(qū)；其正二價(jià)離子的外圍電子排布式為3d⁶
（2）A．B，C三種元素的第一電離能從大到小的順序?yàn)镹＞O＞C（用元素符號(hào)表示）．
（3）由A，B，C形成的離子CAB^一與分子AC₂互為等電子體，則CAB^一中A原子的雜化方式為sp．B的最簡(jiǎn)單氫化物的沸點(diǎn)遠(yuǎn)高于A的最簡(jiǎn)單氫化物的沸點(diǎn)．其主要原因是NH₃分子間存在氫鍵，而CH₄分子間只存在范德華力，氫鍵作用力遠(yuǎn)大于范德華力，所以NH₃的沸點(diǎn)更高
（4）D與AC易形成配合物D（AC）₅，在D（AC）₅中D的化合價(jià)為0．已知D（AC）₅常溫下呈液態(tài)，熔點(diǎn)為-20.5℃，沸點(diǎn)為103℃，易溶于非極性溶劑，據(jù)此可判斷D（AC）₅晶體屬于分子晶體（填晶體類(lèi)型））
（5）原子體AC₂的晶胞可作如下推導(dǎo)：先將NaCl晶胞中的所有C1^-去掉，并將Na⁺全部換成A原子，再在每?jī)蓚�(gè)不共面的“小立方體”中心處各放置一個(gè)A原子便構(gòu)成了晶體A的一個(gè)晶胞．假設(shè)再在每?jī)蓚�(gè)距離最近的A原子中心連線(xiàn)的中點(diǎn)處增添一個(gè)C原子，便構(gòu)成了AC₂晶胞，則AC₂晶胞中有8個(gè)A原子，16個(gè)C原子，若AC₂的晶體的密度為d g．cm^-3，則AC原子間的最短距離為$\frac{\sqrt{3}}{8}×\root{3}{\frac{352}{{N}_{A}}}$cm．

Answer 1

分析 A、B、C、D為周期表1～36號(hào)中的元素，它們的原子序數(shù)逐漸增大，A的基態(tài)原子有3個(gè)不同的能級(jí)，各能級(jí)中電子數(shù)相等，核外電子排布為1s²2s²2p²，則A為C元素；C的基態(tài)原子2p能級(jí)上的未成對(duì)電子數(shù)與A原子相同，核外電子排布為1s²2s²2p⁴，則C為O元素；B元素原子序數(shù)介于碳、氧之間，則B為N元素；D的基態(tài)原子的M電子層上有4個(gè)未成對(duì)電子，核外電子排布為1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁶4s²，則D為Fe，據(jù)此解答．

解答 解：A、B、C、D為周期表1～36號(hào)中的元素，它們的原子序數(shù)逐漸增大．A的基態(tài)原子有3個(gè)不同的能級(jí)，各能級(jí)中電子數(shù)相等，核外電子排布為1s²2s²2p²，則A為碳元素；C的基態(tài)原子2p能級(jí)上的未成對(duì)電子數(shù)與A原子相同，核外電子排布為1s²2s²2p⁴，則C為O元素；B元素原子序數(shù)介于碳、氧之間，則B為N元素；D的基態(tài)原子的M電子層上有4個(gè)未成對(duì)電子，核外電子排布為1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁶4s²，則D為Fe．
（1）D為Fe元素，處于第四周期第ⅤⅢ族，屬于d區(qū)元素，原子核外有26個(gè)電子，基態(tài)原子的外圍電子排布式為3d⁶4s²，其正二價(jià)離子的外圍電子排布式為3d⁶，
故答案為：d；3d⁶；
（2）同周期隨原子序數(shù)增大，元素第一電離能層增大趨勢(shì)，但是由于N元素得的2p軌道處于半充滿(mǎn)狀態(tài)，故第一電離能氮大于氧，故第一電離能N＞O＞C，
故答案為：N＞O＞C；
（3）離子OCN^-與分子CO₂互為等電子體，則OCN^-中C原子與氧原子、N原子之間分別形成2對(duì)共用電子對(duì)，C原子的雜化方式為sp；
NH₃分子間存在氫鍵，而CH₄分子間只存在范德華力，氫鍵作用力遠(yuǎn)大于范德華力，所以NH₃的沸點(diǎn)更高，
故答案為：sp；NH₃分子間存在氫鍵，而CH₄分子間只存在范德華力，氫鍵作用力遠(yuǎn)大于范德華力，所以NH₃的沸點(diǎn)更高；
（4）Fe（CO）₅中Fe元素化合價(jià)為0價(jià)，常溫下呈液態(tài)，熔點(diǎn)為-20.5℃，沸點(diǎn)為103℃，易溶于非極性溶劑，據(jù)此可判斷Fe（CO）₅晶體屬于分子晶體，
故答案為：0；分子晶體；
（5）NaCl晶胞如圖：，則黑球可以看成是C原子，“小立方體”中可放置四個(gè)C原子，故CO₂晶胞中有4+1+12×$\frac{1}{4}$=8個(gè)C原子，故含有O原子數(shù)目為8×2=16；
設(shè)“小立方體”的邊長(zhǎng)為a，中心C原子與小立方體中心C原子的距離為$\frac{\sqrt{3}}{2}$a＜$\sqrt{2}$a，故最近的兩個(gè)C原子的距離是$\frac{\sqrt{3}}{2}$a，晶胞質(zhì)量為8×$\frac{44}{{N}_{A}}$g，若CO₂的晶體的密度為d g．cm^-3，則晶胞體積為8×$\frac{44}{{N}_{A}}$g÷d g．cm^-3=$\frac{352}{{N}_{A}}$cm³，則AC原子間的最短距離為$\root{3}{\frac{352}{{N}_{A}}}$cm×$\frac{1}{2}$×$\frac{\sqrt{3}}{2}$×$\frac{1}{2}$=$\frac{\sqrt{3}}{8}×\root{3}{\frac{352}{{N}_{A}}}$cm，
故答案為：8；16；$\frac{\sqrt{3}}{8}×\root{3}{\frac{352}{{N}_{A}}}$．

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、雜化方式、氫鍵、晶體類(lèi)型的判斷、晶胞計(jì)算等，（5）為易錯(cuò)點(diǎn)、難點(diǎn)，需要學(xué)生具備一定的空間想象與數(shù)學(xué)計(jì)算能力，熟練識(shí)記中學(xué)常見(jiàn)晶胞結(jié)構(gòu)．