Question

现有A、B、C、D、E、F原子序数依次增大的六种元素，它们位于元素周期表的前四周期．A元素能级个数与核外电子数相等，B元素含有3个能级，且每个能级所含的电子数相同；D的原子核外有8个运动状态不同的电子；E元素与F元素处于同一周期相邻的族，它们的原子序数相差3，且E元素的基态原子有4个未成对电子．请回答下列问题：
（1）用元素符号表示B、C、D三种元素的电负性由低到高的顺序

 

．
（2）C和D按原子个数比1：3形成的微粒其空间构型为

 

．
（3）E元素的+2价氧化物的熔点比+3价氧化物

 

（填“高”或“低”），原因是

 

．
（4）B单质的一种同素异形体的晶胞如图甲所示，若晶体的密度为ρg/cm³，阿伏加德罗常数的值为N_A，则晶体中最近的两个原子之间的距离为

 

cm．
（5）人工模拟酶是当前科技研究的热点，F离子是人体内多种酶的辅因子．
①F原子的外围电子排布式为

 

．向F的硫酸盐溶液中通入过量C与A形成的气体N，再加入乙醇，会析出深蓝色晶体，其化学式为

 

．
②某化合物与F（Ⅰ）（Ⅰ表示化合价为+1）结合形成图乙所示的离子：该离子中碳原子的杂化方式为

 

．

Answer 1

考点：位置结构性质的相互关系应用,晶胞的计算,原子轨道杂化方式及杂化类型判断

专题：元素周期律与元素周期表专题,化学键与晶体结构

分析：A、B、C、D、E、F原子序数依次增大的六种元素，它们位于元素周期表的前四周期．A元素能级个数与核外电子数相等，则A为H元素；B元素含有3个能级，且每个能级所含的电子数相同，原子核外电子排布为1s²2s²2p²，则B为C元素；D的原子核外有8个运动状态不同的电子，则D为O元素；C原子序数介于碳、氧之间，则C为N元素；E元素与F元素处于同一周期相邻的族，它们的原子序数相差3，应处于Ⅷ族及相邻的族，E元素的基态原子有4个未成对电子，外围电子排布为3d⁶4s²，则E为Fe，故F为Cu，据此解答．

解答： 解：A、B、C、D、E、F原子序数依次增大的六种元素，它们位于元素周期表的前四周期．A元素能级个数与核外电子数相等，则A为H元素；B元素含有3个能级，且每个能级所含的电子数相同，原子核外电子排布为1s²2s²2p²，则B为C元素；D的原子核外有8个运动状态不同的电子，则D为O元素；C原子序数介于碳、氧之间，则C为N元素；E元素与F元素处于同一周期相邻的族，它们的原子序数相差3，应处于Ⅷ族及相邻的族，E元素的基态原子有4个未成对电子，外围电子排布为3d⁶4s²，则E为Fe，故F为Cu，
（1）同周期随原子序数增大，元素电负性增大，故电负性C＜N＜O，
故答案为：C＜N＜O；
（2）N和O按原子个数比1：3形成的微粒为NO₃^-，N原子价层电子对数=3+

5+1-2×3

2

=3、不含孤电子对，故其空间构型为平面三角形，
故答案为：平面三角形；
（3）Fe²⁺离子半径比Fe³⁺离子半径大，所带电荷少，故FeO晶格能比Fe₂O₃小，FeO的熔点比Fe₂O₃低，
故答案为：低；Fe²⁺离子半径比Fe³⁺离子半径大，所带电荷少，故FeO晶格能比Fe₂O₃小；
（4）晶胞中C原子数目=4+6×

1

2

+8×

1

8

=8，晶胞质量=8×

12

NA

g=

96

NA

g，若晶体的密度为ρg/cm³，则
晶胞体积=

96 NA g

ρ g/cm3

=

96

ρNA

cm³，则晶胞棱长=

3	96 ρNA

cm，C原子与周围4个C原子形成正四面体，该正四面体的棱长=

3	96 ρNA

cm×

2

2

=

2

×

3	12 ρNA

cm，则晶体中最近的两个原子之间的距离=

2 × 3 12 ρNA

sin 109°28′ 2

cm，
故答案为：

2 × 3 12 ρNA

sin 109°28′ 2

；
（5）①F为Cu，原子的外围电子排布式为3d¹⁰4s¹ ，向CuSO₄溶液中通入过量的NH₃可生成[Cu（NH₃）₄]²⁺，再加入乙醇，会析出深蓝色晶体，其化学式为[Cu（NH₃）₄]SO₄?H₂O，
故答案为：3d¹⁰4s¹ ；[Cu（NH₃）₄]SO₄?H₂O；
②杂环上的碳原子含有3个σ键，没有孤对电子，采用sp²杂化，亚甲基上碳原子含有4个共价单键，采用sp³杂化，
故答案为：sp²、sp³．

点评：本题是对物质结构的考查，涉及核外电子排布、电负性、配合物、杂化理论、晶胞计算等，（4）中计算为易错点、难点，需要学生理解晶胞结构，具备一定的空间想象与数学计算能力，注意理解均摊法进行晶胞有关计算，难度中等．