Question

【化学-选修3物质结构与性质】
A、B、C、D、E、F是原子序数依次增大的前四周期元素．A、B、C三种元素的基态原子具有相同的能级和能层，且第一电离能的顺序为A＜C＜B，其中C原子基态时2p轨道有两个未成对电子；D与A同族，其单质为常用的半导体材料；E为前四周期由负性最小的元素；F原子内层无空轨道，最外层电子数与E相同．请回答：
（1）F的价层电子排布为

 

；化合物F₂C与稀硫酸反应的产物之一为红色固体，且反应中只有F元素的化合价发生了变化，该反应的离子方程为

 

．
（2）比较A、D的氢化物．稳定性：前者

 

后者；沸点：前者

 

后者（填“＜”或“＞”）．
（3）C与氢元素形成的正一价离子含有10电子，该离子中C原子的杂化方式为

 

；该离子的空间构型为

 

．C与氢元素形成的一种分子M的电子总数与E离子核外电子数相等，M分子为

 

分子（填“极性”或“非极性”）．
（4）1molAC₂分子中π键的数目为

 

个；B、C形成的正一价离子N与AC₂互为等电子体，N的电子式为

 

；
（5）AC₂分子构成的晶体结构如图，已知最近的两个分子间距离为

2

acm阿伏伽德罗常数为N_A，则该晶体的密度为

 

g/cm³．

Answer 1

分析：A、B、C、D、E、F是原子序数依次增大的前四周期元素．E为前四周期电负性最小的元素，则E为K元素；A、B、C三种元素的基态原子具有相同的能级和能层，三种处于同一周期，其中C原子基态时2p轨道有两个未成对电子，则三元素处于第二周期，C原子外围电子排布为2s²2p²或2s²2p⁴，第一电离能的顺序为A＜C＜B，则B元素原子的2p能级为半满稳定状态，其外围电子排布为2s²2p³，故B为氮元素，C原子外围电子排布为2s²2p⁴，则C为氧元素；A原子外围电子排布为2s²2p¹或2s²2p²，D与A同族，其单质为常用的半导体材料，处于ⅣA族，则A为碳元素、D为Si元素；F原子内层无空轨道，最外层电子数与E相同，则F原子核外电子排布式为1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d¹⁰4s¹，则F为Cu元素，据此解答．

解答：解：A、B、C、D、E、F是原子序数依次增大的前四周期元素．E为前四周期电负性最小的元素，则E为K元素；A、B、C三种元素的基态原子具有相同的能级和能层，三种处于同一周期，其中C原子基态时2p轨道有两个未成对电子，则三元素处于第二周期，C原子外围电子排布为2s²2p²或2s²2p⁴，第一电离能的顺序为A＜C＜B，则B元素原子的2p能级为半满稳定状态，其外围电子排布为2s²2p³，故B为氮元素，C原子外围电子排布为2s²2p⁴，则C为氧元素；A原子外围电子排布为2s²2p¹或2s²2p²，D与A同族，其单质为常用的半导体材料，处于ⅣA族，则A为碳元素、D为Si元素；F原子内层无空轨道，最外层电子数与E相同，则F原子核外电子排布式为1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d¹⁰4s¹，则F为Cu元素，
（1）F为Cu元素，原子核外电子排布式为1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d¹⁰4s¹，Cu价层电子排布为3d¹⁰4s¹；
化合物Cu₂O与稀硫酸反应的产物之一为红色固体，且反应中只有Cu元素化合价发生了变化，应生成Cu与硫酸铜，同时生成水，该反应的离子方程式为：Cu₂O+2H⁺=Cu²⁺+Cu+H₂O，
故答案为：3d¹⁰4s¹；Cu₂O+2H⁺=Cu²⁺+Cu+H₂O；
（2）A、D的氢化物分别为CH₄、SiH₄，非金属性C＞Si，故稳定性CH₄＞SiH₄，二者都形成分子晶体，SiH₄的相对分子质量较大，分子间作用力较强，故SiH₄沸点较高，
故答案为：＞；＜；
（3）氧元素与氢元素形成的正一价离子含有10电子，该离子为H₃O⁺，H₃O⁺中氧原子价层电子对数=3+

6-1×3-1

2

=4，O原子含有1对孤对电子，故O原子产生sp³杂化，H₃O⁺的空间构型为三角锥形；
氧元素与氢元素形成的一种18电子分子M的，M为H₂O₂，则H₂O₂中O原子价层电子对数=2+

6-1-1

2

=4，O原子含有2对孤对电子，故O原子产生sp³杂化，H₂O₂中O原子连接的原子形成V型结构，分子为展开书页形结构，属于极性分子，
故答案为：sp³；三角锥形；极性；
（4）CO₂的结构式为O=C=O，1molCO₂分子中π键的数目为2N_A个；N、O两元素形成的正一价离子N与CO₂互为等电子体，则N为NO₂⁺，结构与CO₂相似，NO₂⁺的电子式为 ；
故答案为：2N_A；；
（5）由晶胞结构可知，晶胞中CO₂分子数目=8×

1

8

+6×

1

2

=4，晶胞质量=4×

44

NA

g，最近的两个分子间距离为

2

acm，则棱长=2

2

a cm×

2

2

=2a cm，故晶胞体积=（2a cm）³=8a³ cm³，则该晶体的密度为=

4× 44 NA g

8a3 cm3

=

22

NA?a3

g/cm³，
故答案为：

22

NA?a3

．

点评：本题考查物质结构与性质，题目综合性较大，涉及元素推断核外电子排布规律、常用化学用语、化学键、分子结构与性质、晶胞计算等，（4）中注意价电子数相同的等电子体，结构相似，难度中等．