Question

7．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．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）请写出：D基态原子的价层电子排图：；
F 基态原子的外围电子排布式：3d¹⁰4s¹．
（2）下列说法错误的是AD．
A．二氧化硅的相对分子质量比二氧化碳大，所以沸点：SiO₂＞CO₂．
B．电负性顺序：B＜C＜D
C．N₂与CO为等电子体，结构相似．
D．稳定性：H₂O＞H₂S，水分子更稳定的原因是水分子间存在氢键．
（3）F离子是人体内多种酶的辅因子，人工模拟酶是当前研究的热点．向F的硫酸盐溶液中通入过量的C与A形成的气体X可生成（F（X）₄）²⁺，该离子的结构式为 （用元素符号表示）．
（4）某化合物与F（Ⅰ）（Ⅰ表示化合价为+1）结合形成图1所示的离子，该离子中碳原子的杂化方式有sp²、sp³．

（5）B单质的一种同素异形体的晶胞如图2所示，则一个晶胞中所含B原子数为8．
（6）D与F形成离子个数比为1：1的化合物，晶胞与NaCl类似，设D离子的半径为a pm，F离子的半径b pm，求该晶胞的空间利用率$\frac{2π（{a}^{3}+{b}^{3}）}{3（a+b）^{3}}$．

Answer 1

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，以此解答该题．

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．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，（3）中C与A形成的气体X，则A为H元素，X为NH₃，
（1）D为O元素，基态原子的价层电子排布图：；F为Cu元素，基态原子的外围电子排布式为：3d¹⁰4s¹，
故答案为：；3d¹⁰4s¹；
（2）A．沸点：SiO₂＞CO₂，是由于二氧化硅属于原子晶体，二氧化碳形成分子晶体，故A错误；
B．同周期随原子序数增大电负性增大，故电负性顺序：C＜N＜O，故B正确；
C．N₂与CO分子都含有2个原子、价电子总数都是10，二者为等电子体，结构相似，故C正确；
D．稳定性：H₂O＞H₂S，是因为非金属性O＞S，与分子之间存在氢键无关，故D错误，
故答案为：AD；
（3）C与A形成的气体X，则A为H元素，X为NH₃，F的硫酸盐为CuSO₄，向CuSO₄溶液中通入过量的NH₃可生成[Cu（NH₃）₄]²⁺，该离子的结构式为：，
故答案为：；
（4）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；
（5）由B单质的一种同素异形体的晶胞结构可知，B原子有4个位于晶胞内部，其余B原子位于定点、面心，则一个晶胞中所含B原子数为4+8×$\frac{1}{8}$+6×$\frac{1}{2}$=8，
故答案为：8；
（6）O与Cu形成离子个数比为1：1的化合物为CuO，晶胞与NaCl类似，其晶胞结构为，晶胞中铜离子数目=阳离子数目=8×$\frac{1}{8}$+6×$\frac{1}{2}$=4，O^2-离子的半径为a pm，Cu²⁺离子的半径b pm，则晶胞中原子总体积=4×（$\frac{4}{3}$πa³+$\frac{4}{3}$πb³）pm³，晶胞棱长=2（a+b）pm，故晶胞体积=8（a+b）³pm³，故该晶胞的空间利用率=$\frac{4×（\frac{4}{3}π{a}^{3}+\frac{4}{3}π{b}^{3}）p{m}^{3}}{8（a+b）^{3}p{m}^{3}}$=$\frac{2π（{a}^{3}+{b}^{3}）}{3（a+b）^{3}}$，
故答案为：$\frac{2π（{a}^{3}+{b}^{3}）}{3（a+b）^{3}}$；

点评 本题主要考查物质的结构与性质，涉及核外电子排布、电负性、等电子体、晶体类型与性质、配合物、杂化理论、晶胞计算等，难点是晶胞的计算，明确各个字母的含义，题目难度中等．