Question

有A、B、C、D、E、F 6種元素，A是周期表中原子半徑最小的元素，B是電負性最大的元素，C的2p軌道中有3個未成對的單電子，F原子核外電子數是B與C核外電子數之和，D是主族元素且與E同周期，E能形成紅色（或磚紅色）的E₂O和黑色的EO兩種氧化物，D與B可形成離子化合物，其晶胞結構如圖所示。

請回答下列問題：
（1）E元素原子基態時的電子排布式為________________________________________________________________________。
（2）F的氧化物FO₃分子的空間構型為________。
（3）CA₃極易溶于水，其原因主要是________________________________________________________________________。
與其最簡單分子互為等電子體的陽離子為________。
（4）下列分子結構圖中的“”表示相關元素的原子中除去最外層電子的剩余部分，“”表示氫原子，小黑點“”表示沒有形成共價鍵的最外層電子，短線表示共價鍵。

則在以上分子中，中心原子采用sp³雜化形成化學鍵的是________（填寫序號）；在②的分子中有________個σ鍵和________個π鍵。
（5）從圖中可以看出，D與B形成的離子化合物的化學式為________。
（6）圖中，若D與B的離子化合物晶體的密度為a g·cm^－3，則晶胞的體積是________________________________________________________________________（寫出表達式即可）。

Answer 1

（1）1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d¹⁰4s¹或[Ar]3d¹⁰4s¹
（2）平面正三角形
（3）與水分子間形成氫鍵　H₃O^＋
（4）①③④　3　2
（5）CaF₂
（6）

由題意可知，A為氫元素，B為氟元素，C為氮元素，F為硫元素；E能形成紅色（或磚紅色）的E₂O和黑色的EO兩種氧化物，為銅元素；D是主族元素且與銅元素同周期，并且D與氟元素形成的離子化合物的晶胞中含有8個F原子和8×＋6×＝4個D原子，可知其化學式為DF₂，D的化合價為＋2價，為鈣元素。（1）當d軌道全充滿或半充滿時能量較低，狀態較穩定。（2）SO₃分子中硫原子形成三個σ鍵，不含孤電子對，則雜化軌道數為 3，空間構型為平面正三角形。（3）NH₃分子和H₂O分子可以形成分子間氫鍵，所以NH₃易溶于水；等電子體是原子數相同，價電子數相同的微粒。NH₃分子中含有10個電子，與其互為等電子體的陽離子為H₃O^＋。（4）中心原子雜化軌道數＝σ鍵個數＋孤電子對數，單鍵為σ鍵，雙鍵中含有一個σ鍵和一個π鍵，三鍵中含有一個σ鍵和兩個π鍵。由圖可知，①所示分子的中心原子中含有3個σ 鍵和1個孤電子對，雜化軌道數為4，采取sp³雜化，②所示分子的中心原子中含有2個σ 鍵和0個孤電子對，雜化軌道數為2，采取sp雜化；③所示分子的中心原子中含有4個σ 鍵和0個孤電子對，雜化軌道數為4，采取sp³雜化；④所示分子的中心原子中含有2個σ 鍵和2個孤電子對，雜化軌道數為4，采取sp³雜化。（6）根據晶胞結構可以知道一個CaF₂晶胞中有4個Ca^2＋和8個F^－，CaF₂的摩爾質量為78 g·mol^－1，一個晶胞的質量為，則晶胞的體積為。