Question

有A、B、C、D、E、F 6种元素，A是周期表中原子半径最小的元素，B是电负性最大的元素，C的2p轨道中有3个未成对的单电子，F原子核外电子数是B与C核外电子数之和，D是主族元素且与E同周期，E能形成红色（或砖红色）的E₂O和黑色的EO两种氧化物，D与B可形成离子化合物，其晶胞结构如图所示。

请回答下列问题：
（1）E元素原子基态时的电子排布式为________________________________________________________________________。
（2）F的氧化物FO₃分子的空间构型为________。
（3）CA₃极易溶于水，其原因主要是________________________________________________________________________。
与其最简单分子互为等电子体的阳离子为________。
（4）下列分子结构图中的“”表示相关元素的原子中除去最外层电子的剩余部分，“”表示氢原子，小黑点“”表示没有形成共价键的最外层电子，短线表示共价键。

则在以上分子中，中心原子采用sp³杂化形成化学键的是________（填写序号）；在②的分子中有________个σ键和________个π键。
（5）从图中可以看出，D与B形成的离子化合物的化学式为________。
（6）图中，若D与B的离子化合物晶体的密度为a g·cm^－3，则晶胞的体积是________________________________________________________________________（写出表达式即可）。

Answer 1

（1）1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d¹⁰4s¹或[Ar]3d¹⁰4s¹
（2）平面正三角形
（3）与水分子间形成氢键　H₃O^＋
（4）①③④　3　2
（5）CaF₂
（6）

由题意可知，A为氢元素，B为氟元素，C为氮元素，F为硫元素；E能形成红色（或砖红色）的E₂O和黑色的EO两种氧化物，为铜元素；D是主族元素且与铜元素同周期，并且D与氟元素形成的离子化合物的晶胞中含有8个F原子和8×＋6×＝4个D原子，可知其化学式为DF₂，D的化合价为＋2价，为钙元素。（1）当d轨道全充满或半充满时能量较低，状态较稳定。（2）SO₃分子中硫原子形成三个σ键，不含孤电子对，则杂化轨道数为 3，空间构型为平面正三角形。（3）NH₃分子和H₂O分子可以形成分子间氢键，所以NH₃易溶于水；等电子体是原子数相同，价电子数相同的微粒。NH₃分子中含有10个电子，与其互为等电子体的阳离子为H₃O^＋。（4）中心原子杂化轨道数＝σ键个数＋孤电子对数，单键为σ键，双键中含有一个σ键和一个π键，三键中含有一个σ键和两个π键。由图可知，①所示分子的中心原子中含有3个σ 键和1个孤电子对，杂化轨道数为4，采取sp³杂化，②所示分子的中心原子中含有2个σ 键和0个孤电子对，杂化轨道数为2，采取sp杂化；③所示分子的中心原子中含有4个σ 键和0个孤电子对，杂化轨道数为4，采取sp³杂化；④所示分子的中心原子中含有2个σ 键和2个孤电子对，杂化轨道数为4，采取sp³杂化。（6）根据晶胞结构可以知道一个CaF₂晶胞中有4个Ca^2＋和8个F^－，CaF₂的摩尔质量为78 g·mol^－1，一个晶胞的质量为，则晶胞的体积为。