Question

A～G是前四周期原子序数依次增大的七种元素．A、C的价电子层中未成对电子数都是2；D⁺与C的简单离子具有相同离子结构；E核外的s、p能级的电子总数相等；F与E同周期且第一电离能比E小；G为周期表第11列元素．回答下列问题：
（1）写出元素B的符号：

 

．
（2）写出元素F的M层电子排布图：

 

．
（3）G的硫酸盐与氨水反应可形成G（NH₃）₄²⁺，1mol该配离子中含有σ键的数目为

 

．向该配合物溶液中加入乙醇，得到物质的化学式为

 

；
（4）含有A、C元素的化合物甲醛（H₂C=O）经氧化可得到甲酸，在Ni催化作用下加氢可得甲醇（CH₃OH），二者酯化可得到甲酸甲酯，甲酸甲酯分子中碳原子的杂化轨道类型有

 

；甲醇分子内的O-C-H键角

 

（填“大于”“等于”或“小于”）甲醛分子内的O-C-H键角；通常状况下，甲醛为气体，甲醇为液体，解释二者沸点差异的原因

 

（5）C和D形成的一种离子化合物的晶胞结构如图，该晶体中阳离子的配位数为

 

．在一个阴离子周围距其最近的所有阳离子构成的几何体为

 

．已知该晶胞的密度为ρ g/cm³，阿伏加德罗常数为N_A，求晶体中阴阳离子间最近的距离为

 

cm． （用含ρ、N_A的计算式表示）

Answer 1

考点：晶胞的计算,位置结构性质的相互关系应用

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～G是前四周期原子序数依次增大的七种元素，G为周期表第11列元素，则G为Cu元素；A、C的价电子层中未成对电子数都是2，价电子层排布为ns²np²或ns²np⁴，E核外的s、p能级的电子总数相等，结合原子序数可知，其核外电子排布为1s²2s²2p⁶3s²，则E为Mg；F与E同周期且第一电离能比E小，原子序数大于Mg，则F为Al；D⁺与C的简单离子具有相同离子结构，结合价层电子排布，可以推知C为O元素、D为Na、A为碳元素，B元素原子序数介于碳、氧之间，则B为N元素，据此解答．

解答： 解：A～G是前四周期原子序数依次增大的七种元素，G为周期表第11列元素，则G为Cu元素；A、C的价电子层中未成对电子数都是2，价电子层排布为ns²np²或ns²np⁴，E核外的s、p能级的电子总数相等，结合原子序数可知，其核外电子排布为1s²2s²2p⁶3s²，则E为Mg；F与E同周期且第一电离能比E小，原子序数大于Mg，则F为Al；D⁺与C的简单离子具有相同离子结构，结合价层电子排布，可以推知C为O元素、D为Na、A为碳元素，B元素原子序数介于碳、氧之间，则B为N元素，
（1）由上述分析可知，B为N元素，故答案为：N；
（2）元素F为Al，其M层电子排布图为：，故答案为：；
（3）硫酸铜与氨水反应可形成Cu（NH₃）₄²⁺，N-H键及配位键属于σ键，1mol该配离子中含有σ键为16mol，σ键的数目为16N_A，向该配合物溶液中加入乙醇，形成得到物质的化学式为[Cu（NH₃）₄]SO₄?H₂O，
故答案为：16N_A；[Cu（NH₃）₄]SO₄?H₂O；
（4）甲酸甲酯（HCOOCH₃）中，HCOO-中C原子成3个σ键，没有孤电子对，C原子采取sp²杂化，甲基中C原子成4个σ键，采取sp³杂化，分子中碳原子的杂化轨道类型有sp²、sp³；
甲醛分子内C原子没有孤电子对，而甲醇分子中O原子含有2对孤电子对，孤电子对之间的排斥大于成键电子对之间的排斥，故甲醇分子内的O-C-H键角小于甲醛分子内的O-C-H键角；
甲醇分子之间形成氢键，而甲醛分子之间无氢键，故通常状况下，甲醛为气体，甲醇为液体，
故答案为：sp²、sp³；小于；甲醇分子之间形成氢键，而甲醛分子之间无氢键；
（5）晶胞中黑色球数目=8×

1

8

+6×

1

2

=4，小白色球数目为8，该物质为Na₂O，小白色球为Na⁺离子，黑色球为O^2-离子，由晶胞结构可知，每个Na⁺离子周围有4个O^2-，该晶体中阳离子的配位数为4；
以晶胞中上面心O^2-离子为研究对象，距一个O^2-周围最近的Na⁺离子有8个，位于晶胞中上层4个Na⁺及上面晶胞中的下层4个Na⁺，8个Na⁺离子构成的几何体为立方体结构；
该晶胞质量=4×

62

NA

g，该晶胞的密度为ρ g?cm^-3，则晶胞边长=

3	4× 62 NA g ρ g?cm-3

=

3	248 ρ?NA

cm，每个Na⁺离子与周围有4个O^2-离子形成正四面体结构，如图所示，F为Na⁺离子，A、B、C、D为O^2-离子，令晶体中阴阳离子间最近的距离为r，即FA长=r，根据体积关系可知，AO长=4OF长，故FA长=3OF长，故AO长=r+

1

3

×r=

4

3

r，设BC长为a，BO长=

2

3

×（

3

2

×a）=

3

3

a，则OA长=

a2-( 3 3 a)2

=

6

3

a，故

6

3

a=

4

3

r，故a=

2 6

3

r，则晶胞棱长=

2

2

×（2×

2 6

3

r）=

4 3

3

r，即

4 3

3

r=

3	248 ρ?NA

cm，则r=

3

4

×

3	248 ρ?NA

cm，
故答案为：4；立方体；

3

4

×

3	248 ρ?NA

．

点评：该题以“周期表中元素的推断”为载体，考查物质结构与性质，涉及核外电子排布、化学键、配合物、晶胞计算，（5）中晶胞计算为易错点、难点，需要学生具备一定空间想象及数学计算能力，注意利用均摊法进行计算，难度较大．