Question

已知A、B、C、D、E、F為周期表前四周期原子序數依次增大的六種元素．其中A是元素周期表中原子半徑最小的元素，B原子最外層電子數是內層電子數的2倍．D、E為同主族元素，且E的原子序數為D的2倍．F元素在地殼中含量位于金屬元素的第二位．試回答下列問題：
（1）F元素價層電子排布式為______．
（2）關于B₂A₂的下列說法中正確的是______．
A．B₂A₂中的所有原子都滿足8電子結構
B．每個B₂A₂分子中σ鍵和π鍵數目比為1：1
C．B₂A₂是由極性鍵和非極性鍵形成的非極性分子
D．B₂A₂分子中的B-A鍵屬于s-spσ鍵
（3）B和D形成的一種三原子分子與C和D形成的一種化合物互為等電子體，則滿足上述條件的B和D形成的化合物的空間構型是______．
（4）C元素原子的第一電離能比B、D兩元素原子的第一電離能高的主要原因______．
（5）A與D可以形成原子個數比分別為2：1，1：1的兩種化合物X和Y，其中 Y含有______ 鍵（填“極性鍵”“非極性鍵”），A與C組成的兩種化合物M和N所含的電子數分別與X、Y相 等，則M的電子式為______，N的結構式為______．
（6）E的氫化物的價層電子對互斥理論模型為______，E 原 子的雜化方式為______雜化．
（7）F單質的晶體在不同溫度下有兩種堆積方式，晶胞分別如右圖所示．面心立方晶胞和體心立方晶胞的棱邊長分別為acm、bcm，則F單質的面心立方晶胞和體心立方晶胞的密度之比為______，F原子配位數之比為______．

Answer 1

【答案】分析：已知A、B、C、D、E、F為周期表前四周期原子序數依次增大的六種元素．其中A是元素周期表中原子半徑最小的元素，A為氫元素，B原子最外層電子數是內層電子數的2倍，B有2個電子層，最外層電子數為4，故B為碳元素，D、E為同主族元素，且E的原子序數為D的2倍，D為氧元素，E為硫元素，故C為氮元素，F元素在地殼中含量位于金屬元素的第二位，F為Fe元素，
（1）根據核外電子排布規律書寫Fe元素價層電子排布式；
（2）B₂A₂為C₂H₂，分子中H原子不滿足8電子結構，含有2個C-H鍵、1個C≡C三鍵，單鍵為σ鍵，三鍵中含有1個σ鍵、2個π鍵．C-H為極性鍵，C≡C三鍵是非極性鍵，為對稱結構，屬于非極性分子．分子中C原子采取sp雜化，故C-H鍵為s-spσ鍵．
（3）B和D形成的一種三原子分子與C和D形成的一種化合物互為等電子體，則為CO₂與N₂O，CO₂是直線型；
（4）N元素原子2p能級有3個電子，為半滿穩定狀態，能量較低；
（5）A與D可以形成原子個數比分別為2：1，1：1的兩種化合物X和Y，X為H₂O，Y為H₂O₂，Y中含有O-H鍵與O-O鍵；
A與C組成的兩種化合物M和N所含的電子數分別與X、Y相，則M為NH₃，N為N₂H₄；
（6）E的氫化物為H₂S，S原子成2個S-H鍵，含有2對孤電子對，價層電子對為4；
（7）晶胞的體積V=r³（r為棱長），計算晶胞中含有Fe原子數目，Vρ=N（N代表晶胞中Fe原子數目），據此計算密度之比；
面心立方晶胞中，以頂點的Fe分析，與之最近的Fe原子位于面心上，每個Fe原子周圍有12個Fe原子，體心立方晶胞中以體心的Fe分析，與之最近的Fe原子處于頂點上，每個Fe原子周圍有8個Fe原子，據此解答．
解答：解：已知A、B、C、D、E、F為周期表前四周期原子序數依次增大的六種元素．其中A是元素周期表中原子半徑最小的元素，A為氫元素，B原子最外層電子數是內層電子數的2倍，B有2個電子層，最外層電子數為4，故B為碳元素，D、E為同主族元素，且E的原子序數為D的2倍，D為氧元素，E為硫元素，故C為氮元素，F元素在地殼中含量位于金屬元素的第二位，F為Fe元素，
（1）Fe元素是26號元素，價層電子排布式為3d⁶4s²，故答案為：3d⁶4s²；
（2）B₂A₂為C₂H₂，
A、分子中H原子不滿足8電子結構，故A錯誤；
B、含有2個C-H鍵、1個C≡C三鍵，單鍵為σ鍵，三鍵中含有1個σ鍵、2個π鍵，σ鍵與π鍵之比為3：2，故B錯誤；
C、C-H為極性鍵，C≡C三鍵是非極性鍵，為對稱結構，屬于非極性分子，故C正確；
D、分子中C原子采取sp雜化，故C-H鍵為s-spσ鍵，故D正確；
故答案為：CD；
（3）B和D形成的一種三原子分子與C和D形成的一種化合物互為等電子體，則為CO₂與N₂O，CO₂是直線型，
故答案為：直線型；
（4）N元素原子2p能級有3個電子，為半滿穩定狀態，能量較低，較穩定，失去第一的電子需要的能量比C、O多，
故答案為：N元素原子2p能級有3個電子，為半滿穩定狀態，能量較低，較穩定；
（5）A與D可以形成原子個數比分別為2：1，1：1的兩種化合物X和Y，X為H₂O，Y為H₂O₂，Y中含有O-H鍵，是極性鍵，含有O-O鍵為非極性鍵，
A與C組成的兩種化合物M和N所含的電子數分別與X、Y相，則M為NH₃，電子式為，N為N₂H₄，結構式為，
故答案為：極性鍵、非極性鍵；；；
（6）E的氫化物為H₂S，S原子成2個S-H鍵，含有2對孤電子對，價層電子對為4，價層電子對互斥理論模型為四面體型，S原子的雜化方式為SP³雜化，故答案為：四面體型，SP³；
（7）面心立方晶胞邊長為acm，體積V=a³，含有Fe原子數目為8×+6×=4，故a³ρ（面心）=4×，
體心立方晶胞邊長為bcm，體積V=b³，含有Fe原子數目為8×+1=2，故b³ρ（體心）=2×，故ρ（面心）：ρ（體心）=2b³：a³．
面心立方晶胞中每個Fe原子周圍有12個Fe原子，體心立方晶胞中每個Fe原子周圍有8個Fe原子，故Fe原子配位數之比為12：8=3：2，
故答案為：2b³：a³；3：2．
點評：本題目綜合性較大，涉及核外電子排布規律、化學鍵、分子極性與空間結構、電離能、價層電子對互斥理論、雜化軌道理論、電子式、晶胞計算，是對物質結構的綜合考查，難度中等，需要對知識全面掌握理解．