题目内容

15.有A、B、C、D、E、F六种元素,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轨道中有三个未成对的单电子,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)A2F分子中F原子的杂化类型是sp3,F的氧化物FO3分子空间构型为平面正三角形.
(2)从图中可以看出,D跟B形成的离子化合物;该离子化合物晶体密度为ag•cm-3,则晶胞的体积是$\frac{4×78g•mo{l}^{-1}}{ag•c{m}^{-3}×{N}_{A}mo{l}^{-1}}$(写出表达式即可).
(3)E晶体中每个E原子周围距离最近的E原子数目为12,空间利用率为$\frac{\sqrt{2}}{6}$π.

分析 有A、B、C、D、E、F六种元素,A是周期表中原子半径最小的元素,则A为H元素;B是电负性最大的元素,则B为F元素;C的2p轨道中有三个未成对的单电子,则C原子核外电子排布为1s22s22p3,则C为N元素;F原子核外电子数是B与C核外电子数之和,则F原子核外电子数为9+7=16,则F为S元素;E能形成红色(或砖红色)的E2O和黑色的EO两种氧化物,则E为Cu元素;D与B可形成离子化合物,根据晶胞结构可知,晶胞中F原子数目为8,D原子数目为8×$\frac{1}{8}$+6×$\frac{1}{2}$=4,故化学式为DF2,D为+2价,D是主族元素且与E同周期,处于第四周期,则D为Ca元素,据此解答.

解答 解:有A、B、C、D、E、F六种元素,A是周期表中原子半径最小的元素,则A为H元素;B是电负性最大的元素,则B为F元素;C的2p轨道中有三个未成对的单电子,则C原子核外电子排布为1s22s22p3,则C为N元素;F原子核外电子数是B与C核外电子数之和,则F原子核外电子数为9+7=16,则F为S元素;E能形成红色(或砖红色)的E2O和黑色的EO两种氧化物,则E为Cu元素;D与B可形成离子化合物,根据晶胞结构可知,晶胞中F原子数目为8,D原子数目为8×$\frac{1}{8}$+6×$\frac{1}{2}$=4,故化学式为DF2,D为+2价,D是主族元素且与E同周期,处于第四周期,则D为Ca元素,
(1)H2S分子中S原子的价层电子对数=2+$\frac{6-1×2}{2}$=4,S原子采取sp3杂化,S的氧化物SO3分子中S原子价层电子对数=3+$\frac{6-2×3}{2}$=3,S原子没有孤对电子,故SO3为平面正三角形,
故答案为:sp3;平面正三角形;
(2)D与F元素可形成离子化合物,根据晶胞结构可知,晶胞中F原子数目为8,D原子数目为8×$\frac{1}{8}$+6×$\frac{1}{2}$=4,故化学式为DF2,D为+2价,D是主族元素且与E同周期,处于第四周期,则D为Ca元素,故该离子化合物化学式为CaF2,晶胞的密度为ag•cm-3,晶胞的质量为$\frac{4×78g•mo{l}^{-1}}{N{\;}_{A}mo{l}^{-1}}$,故晶胞的体积为$\frac{\frac{4×78g•mol{\;}^{-1}}{N{\;}_{A}mol{\;}^{-1}}}{ag•cm{\;}^{-3}}$=$\frac{4×78g•mo{l}^{-1}}{ag•c{m}^{-3}×{N}_{A}mo{l}^{-1}}$,
故答案为:$\frac{4×78g•mo{l}^{-1}}{ag•c{m}^{-3}×{N}_{A}mo{l}^{-1}}$;
(3)E为Cu元素,金属铜采用面心立方最密堆积(在晶胞的顶点和面心均含有一个Cu原子),铜的晶胞中,每个铜原子周围距离最近的铜原子分布在同一层上四个角,加上下面4个面中心四个,和上面4个面对应的4个,总共12个;
设铜原子的比较为r,则晶胞的棱长为:$\frac{\sqrt{2}}{2}$×4r=2$\sqrt{2}$r,晶胞的体积为:(2$\sqrt{2}$r)3=16$\sqrt{2}$r3,每个铜原子的体积为:$\frac{4}{3}$πr3,每个晶胞中含有4个铜原子,则4铜原子的体积为:$\frac{4}{3}$πr3×4=$\frac{16}{3}$πr3,所以铜晶胞中空间利用率=$\frac{球的体积}{球的体积}$×100%=$\frac{\frac{16}{3}πr{{\;}^{3}}^{\;}}{16\sqrt{2}{r}^{3}}$×100%=$\frac{\sqrt{2}}{6}$π,
故答案为:12;=$\frac{\sqrt{2}}{6}$π.

点评 本题考查了杂化轨道、分子空间构型、晶胞的计算、晶体结构的分析等知识,题目难度稍大,涉及的知识点较多,充分考查了学生对所学知识的掌握情况.

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