Question

【化學-選修3物質結構與性質】
A、B、C、D、E、F是原子序數依次增大的前四周期元素．A、B、C三種元素的基態原子具有相同的能級和能層，且第一電離能的順序為A＜C＜B，其中C原子基態時2p軌道有兩個未成對電子；D與A同族，其單質為常用的半導體材料；E為前四周期由負性最小的元素；F原子內層無空軌道，最外層電子數與E相同．請回答：
（1）F的價層電子排布為

 

；化合物F₂C與稀硫酸反應的產物之一為紅色固體，且反應中只有F元素的化合價發生了變化，該反應的離子方程為

 

．
（2）比較A、D的氫化物．穩定性：前者

 

后者；沸點：前者

 

后者（填“＜”或“＞”）．
（3）C與氫元素形成的正一價離子含有10電子，該離子中C原子的雜化方式為

 

；該離子的空間構型為

 

．C與氫元素形成的一種分子M的電子總數與E離子核外電子數相等，M分子為

 

分子（填“極性”或“非極性”）．
（4）1molAC₂分子中π鍵的數目為

 

個；B、C形成的正一價離子N與AC₂互為等電子體，N的電子式為

 

；
（5）AC₂分子構成的晶體結構如圖，已知最近的兩個分子間距離為

2

acm阿伏伽德羅常數為N_A，則該晶體的密度為

 

g/cm³．

Answer 1

分析：A、B、C、D、E、F是原子序數依次增大的前四周期元素．E為前四周期電負性最小的元素，則E為K元素；A、B、C三種元素的基態原子具有相同的能級和能層，三種處于同一周期，其中C原子基態時2p軌道有兩個未成對電子，則三元素處于第二周期，C原子外圍電子排布為2s²2p²或2s²2p⁴，第一電離能的順序為A＜C＜B，則B元素原子的2p能級為半滿穩定狀態，其外圍電子排布為2s²2p³，故B為氮元素，C原子外圍電子排布為2s²2p⁴，則C為氧元素；A原子外圍電子排布為2s²2p¹或2s²2p²，D與A同族，其單質為常用的半導體材料，處于ⅣA族，則A為碳元素、D為Si元素；F原子內層無空軌道，最外層電子數與E相同，則F原子核外電子排布式為1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d¹⁰4s¹，則F為Cu元素，據此解答．

解答：解：A、B、C、D、E、F是原子序數依次增大的前四周期元素．E為前四周期電負性最小的元素，則E為K元素；A、B、C三種元素的基態原子具有相同的能級和能層，三種處于同一周期，其中C原子基態時2p軌道有兩個未成對電子，則三元素處于第二周期，C原子外圍電子排布為2s²2p²或2s²2p⁴，第一電離能的順序為A＜C＜B，則B元素原子的2p能級為半滿穩定狀態，其外圍電子排布為2s²2p³，故B為氮元素，C原子外圍電子排布為2s²2p⁴，則C為氧元素；A原子外圍電子排布為2s²2p¹或2s²2p²，D與A同族，其單質為常用的半導體材料，處于ⅣA族，則A為碳元素、D為Si元素；F原子內層無空軌道，最外層電子數與E相同，則F原子核外電子排布式為1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d¹⁰4s¹，則F為Cu元素，
（1）F為Cu元素，原子核外電子排布式為1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d¹⁰4s¹，Cu價層電子排布為3d¹⁰4s¹；
化合物Cu₂O與稀硫酸反應的產物之一為紅色固體，且反應中只有Cu元素化合價發生了變化，應生成Cu與硫酸銅，同時生成水，該反應的離子方程式為：Cu₂O+2H⁺=Cu²⁺+Cu+H₂O，
故答案為：3d¹⁰4s¹；Cu₂O+2H⁺=Cu²⁺+Cu+H₂O；
（2）A、D的氫化物分別為CH₄、SiH₄，非金屬性C＞Si，故穩定性CH₄＞SiH₄，二者都形成分子晶體，SiH₄的相對分子質量較大，分子間作用力較強，故SiH₄沸點較高，
故答案為：＞；＜；
（3）氧元素與氫元素形成的正一價離子含有10電子，該離子為H₃O⁺，H₃O⁺中氧原子價層電子對數=3+

6-1×3-1

2

=4，O原子含有1對孤對電子，故O原子產生sp³雜化，H₃O⁺的空間構型為三角錐形；
氧元素與氫元素形成的一種18電子分子M的，M為H₂O₂，則H₂O₂中O原子價層電子對數=2+

6-1-1

2

=4，O原子含有2對孤對電子，故O原子產生sp³雜化，H₂O₂中O原子連接的原子形成V型結構，分子為展開書頁形結構，屬于極性分子，
故答案為：sp³；三角錐形；極性；
（4）CO₂的結構式為O=C=O，1molCO₂分子中π鍵的數目為2N_A個；N、O兩元素形成的正一價離子N與CO₂互為等電子體，則N為NO₂⁺，結構與CO₂相似，NO₂⁺的電子式為 ；
故答案為：2N_A；；
（5）由晶胞結構可知，晶胞中CO₂分子數目=8×

1

8

+6×

1

2

=4，晶胞質量=4×

44

NA

g，最近的兩個分子間距離為

2

acm，則棱長=2

2

a cm×

2

2

=2a cm，故晶胞體積=（2a cm）³=8a³ cm³，則該晶體的密度為=

4× 44 NA g

8a3 cm3

=

22

NA?a3

g/cm³，
故答案為：

22

NA?a3

．

點評：本題考查物質結構與性質，題目綜合性較大，涉及元素推斷核外電子排布規律、常用化學用語、化學鍵、分子結構與性質、晶胞計算等，（4）中注意價電子數相同的等電子體，結構相似，難度中等．