Question

3．A、B、C、D是周期表中序数依次增大的前四周期元素，A的最高正价与最低负价代数和为零，常温常压下B、C的单质呈气态，A₂^2-、B₂、C₂²⁺互为等电子体，基态D³⁺的M层有5个能量和自旋方向均相同的电子，回答下列问题：
（1）A、B、C三种元素的第一电离能从大到小的顺序为N＞O＞C，电负性由大到小的顺序为O＞N＞C；基态C原子核外未成对电子数为2．
（2）（AB）₂中A原子的杂化类型为sp，该分子的空间构型为直线形；[D（AB）₆]^3-中提供空轨道的微粒是Fe³⁺．
（3）A的一种含氧酸化学式为A（OH）₄，它属于弱（填“强”或“弱”）酸．
（4）B与D形成间充化合物E，E的一种晶体其晶胞结构如图所示，不同价态D原子数目$\frac{D（Ⅰ）}{D（Ⅱ）}$=1：3；E的化学式为Fe₄N．

Answer 1

分析 A、B、C、D、是周期表中序数依次增大的前四周期元素，A的最高正价与最低负价代数和为零，常温常压下B、C的单质呈气态，A₂^2-、B₂、C₂²⁺互为等电子体，可推知A为碳元素、B为N元素、C为O元素，基态D³⁺的M层有5个能量和自旋方向均相同的电子，D³⁺的核外电子排布为1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁵，则D为Fe．
（1）同周期随原子序数增大，元素的电负性增大，元素第一电离能呈增大趋势，氮元素原子2p能级为半满稳定状态，能量较低，第一电离能高于同周期相邻元素的；基态C原子核外电子排布式为1s²2s²2p⁴；
（2）CN^-与氮气分子互为等电子体，（CN）₂的结构式为N≡C-C≡N，C原子杂化轨道数目为2；配合物中中心原子或离子含有空轨道，配体含有孤对电子；
（3）A的一种含氧酸化学式为A（OH）₄，相当于碳酸，属于弱酸；
（4）根据均摊法计算晶胞中Fe（I）、Fe（II）、N原子数目进行解答．

解答 解：A、B、C、D、是周期表中序数依次增大的前四周期元素，A的最高正价与最低负价代数和为零，常温常压下B、C的单质呈气态，A₂^2-、B₂、C₂²⁺互为等电子体，可推知A为碳元素、B为N元素、C为O元素，基态D³⁺的M层有5个能量和自旋方向均相同的电子，D³⁺的核外电子排布为1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁵，则D为Fe．
（1）同周期随原子序数增大，元素的电负性增大，元素第一电离能呈增大趋势，氮元素原子2p能级为半满稳定状态，能量较低，第一电离能高于同周期相邻元素的，故第一电离能N＞O＞C，电负性O＞N＞C，基态C原子核外电子排布式为1s²2s²2p⁴，4p能级有2个未成对电子，
故答案为：N＞O＞C；O＞N＞C；2；
（2）CN^-与氮气分子互为等电子体，（CN）₂的结构式为N≡C-C≡N，C原子杂化轨道数目为2，采取sp杂化，该分子的空间构型为直线形，[D（AB）₆]^3-中提供空轨道的微粒是Fe³⁺，
故答案为：sp；直线形；Fe³⁺；
（3）A的一种含氧酸化学式为A（OH）₄，相当于碳酸，属于弱酸，
故答案为：弱；
（4）晶胞中Fe（I）数目为8×$\frac{1}{8}$=1、Fe（II）数目为6×$\frac{1}{2}$=3、N原子数目为1，D原子数目$\frac{D（Ⅰ）}{D（Ⅱ）}$=1：3，E的化学式为Fe₄N，
故答案为：1：3；Fe₄N．

点评 本题是对物质结构与性质的考查，涉及核外电子排布、电离能、电负性、杂化方式与空间构型、晶胞计算等，注意对基础知识的理解掌握．