Question

20．已知A、B、C、D、E、F都是周期表中前四周期的元素，且原子序数依次增大．A元素的阳离子核外无电子；B的基态原子中电子占据三种能量不同的原子轨道，且每种轨道中的电子总数相同，C与B同周期，核外有三个未成对电子；D元素的基态原子核外有8种运动状态的电子；E元素的最高正价与最低负价的代数和为4；F元素的正三价离子的3d轨道为半充满；请回答下列问题：
（1）C、D、E三种元素的基态原子的第一电离能由大到小的顺序为N＞O＞S（填元素符号）；ED₄^2-的空间构型为正四面体，ED₃^2-中心原子的杂化方式为sp³．
（2）离子化合物CA₅的晶体中含有的化学键有ABD．
A．离子键        B．极性键        C．非极性键           D．配位键      D．金属键
（3）金属配合物F（BD）_n的中心原子价电子数与配体提供电子总数之和为18，则n=5．
（4）C₂D分子中含有σ键和π键数目比是1：1．
（5）FD晶胞结构如图所示，FD晶体中F²⁺配位数为6，若该晶胞边长为a cm，则该晶体密度为$\frac{288}{{N}_{A}×{a}^{3}}$g/cm³．

Answer 1

分析 A、B、C、D、E、F都是周期表中前四周期的元素，且原子序数依次增大．A元素的阳离子核外无电子，则A为H元素；B的基态原子中电子占据三种能量不同的原子轨道，且每种轨道中的电子总数相同，原子核外电子排布式为1s²2s²2p²，则B为碳元素；C与B同周期，核外有三个未成对电子，原子核外电子排布式为1s²2s²2p³，故C为N元素；D元素的基态原子核外有8种运动状态的电子，则D为O元素；F元素的正三价离子的3d轨道为半充满，外围电子排布式为3d⁶4s²，则F为Fe；E元素的最高正价与最低负价的代数和为4，最外层电子数为6，原子序数小于Fe，则E为S元素．

解答 解：A、B、C、D、E、F都是周期表中前四周期的元素，且原子序数依次增大．A元素的阳离子核外无电子，则A为H元素；B的基态原子中电子占据三种能量不同的原子轨道，且每种轨道中的电子总数相同，原子核外电子排布式为1s²2s²2p²，则B为碳元素；C与B同周期，核外有三个未成对电子，原子核外电子排布式为1s²2s²2p³，故C为N元素；D元素的基态原子核外有8种运动状态的电子，则D为O元素；F元素的正三价离子的3d轨道为半充满，外围电子排布式为3d⁶4s²，则F为Fe；E元素的最高正价与最低负价的代数和为4，最外层电子数为6，原子序数小于Fe，则E为S元素．
（2）氮元素原子2p能级为半满稳定状态，能量较低，第一电离能高于氧元素的，同主族自上而下第一电离能减小，故第一电离能大小顺序是：N＞O＞S，SO₄^2-中S原子孤电子对数=$\frac{6+2-2×4}{2}$=0，价层电子对数=4+0=4，空间构型为正四面体，SO₃^2-中S原子孤电子对数=$\frac{6+2-2×3}{2}$=1，杂化轨道数目=3+1=4，S原子采取sp³杂化，
故答案为：N＞O＞S；正四面体；sp³；
（2）离子化合物CA₅为NH₄H，铵根离子与氢负离子之间形成离子键，铵根离子中含有配位键、极性键，
故选：ABD；
（3）金属配合物Fe（CO）_n的中心原子价电子数与配体提供电子总数之和为18，Fe原子价电子水为8，则8+2n=18，故n=5，
故答案为：5；
（4）N₂O分子与CO₂核外等电子体，结构式为N=N=O，分子中σ键和π键数目比是1：1，
故答案为：1：1；
（5）FD晶胞结构如图所示，FeO晶体中O^2-、Fe²⁺为1：1，O^2-的配位数为6，则Fe²⁺配位数为6，晶胞中O^2-离子数目为1+12×$\frac{1}{4}$=4，则Fe²⁺的数目也是4，晶胞质量为4×$\frac{72}{{N}_{A}}$g，若该晶胞边长为a cm，则该晶体密度为4×$\frac{72}{{N}_{A}}$g÷（a cm）³=$\frac{288}{{N}_{A}×{a}^{3}}$g/cm³，
故答案为：6；$\frac{288}{{N}_{A}×{a}^{3}}$．

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、杂化方式与空间构型判断、化学键、晶胞计算等，（4）中注意利用等电子体判断一氧化二氮的结构，理解同周期第一电离能异常原因，难度中等．