Question

【題目】已知元素周期表中前四周期的元素a、b、C、d、e、f的原子序數依次增大。a、c的基態原子中均有2個未成對電子，c與d位于同一主族，元素e的基態原子的3d軌道上有2個電子，基態f原子M層有2個未成對電子且位于第Ⅷ族。

（1）元素e在周期表中的位置為___；f的單質的晶胞結構如圖1所示，該晶胞為___堆積。

（2）c元素可分別與a、b元素組成多種簡單陰離子，其中中心原子采用sp2雜化，空間構型為平面三角形的離子有___（填離子符號）。一個氫原子與一個a原子、一個b原子組成的分子中σ鍵和π鍵的數目之比為___。

（3）基態原子未成對電子數與b相同的前四周期元素中，除了與b同主族的元素外，還有___（填元素符號）。

（4）分子中的大π鍵可用符號表示，其中m代表參與形成大π鍵的原子數，n代表參與形成大π鍵的電子數（如苯分子中的大π鍵可表示為），d元素的低價酸性氧化物其大π鍵應表示___。

（5）c、f元素形成的一種晶體的晶胞結構如圖2所示，其單原子層堆積結構實際如圖3所示。

該①晶體的化學式是___。

②如圖3中，c離子之間最短核間距為apm，NA表示阿伏加德羅常數的值。則該晶體中1m2單原子層的質量為___（用含a和NA的代數式表示）。

Answer 1

【答案】第四周期第ⅣB族 面心立方最密 NO3-、CO32- 1：1 V、Co NiO g

【解析】

元素e的基態原子的3d軌道上有2個電子，其基態原子的核外電子排布應為1s22s22p63s23p63d24s2，為Ti元素；基態f原子M層有2個未成對電子且位于第Ⅷ族，其基態原子的核外電子排布應為1s22s22p63s23p63d84s2，為Ni元素；c與d位于同一主族，其原子序數小于Ti，則a、b、c、d均為前20元素，且a、b、c為短周期元素，a、c的基態原子中均有2個未成對電子，則其p軌道的電子排布為np2或np4，為第ⅣA族或ⅥA族元素，又因為c、d同主族，且d為前20號元素，所以c只能為第二周期元素，則a、c的p軌道電子排布為2p2和2p4，即a為C，c為O，則d為S，b位于a、c之間，則b為N。

(1)e為Ti元素，為22號元素，位于元素周期表第四周期第ⅣB族；f為Ni元素，據圖可知該晶胞堆積為面心立方最密堆積；

(2)a為C，b為N，c為O，其中中心原子采用sp2雜化，空間構型為平面三角形的離子有NO3-、CO32-；一個氫原子與一個a原子、一個b原子組成的分子為HCN，中心C原子為sp雜化，與N原子形成三鍵，其中有1個σ鍵和2個π鍵，與H原子形成1個σ鍵，所以分子中σ鍵和π鍵的數目之比為1:1；

(3)b為N，其未成對電子為3對，前四周期基態原子未成對電子數與其相同的元素的外圍電子排布應為3s23p3或3d34s2或3d84s2，分別為P、V、Co，其中P與N元素同主族；

(4)d為S，其低價酸性氧化物為SO2，在SO2分子中，硫原子以兩個sp2雜化軌道分別與兩個氧原子形成σ鍵，而另一個sp2雜化軌道上則保留1對孤對電子，硫原子的未參與雜化的p軌道上的2個電子與兩個氧原子的未成對p電子形成三中心、四電子的離域大π鍵，表示為；

(5)①c為O，f為Ni，根據均攤法可知該晶胞中O原子個數為=4，Ni原子個數為=4，所以晶體的化學式為NiO；

②取平面NiO基本結構單元為，重復單元呈菱形， O離子之間最短核間距為a pm，則結構單元的面積為：(a×a×sin60°)m2=a2×10-24m2，每個重復單元包含1個O原子和1個Ni原子，其質量=g，則1m2上該晶體的質量==g。