Question

14．已知A、B、C、D、E、F为元素周期表前四周期原子序数依次增大的六种元素．其中A的核外电子总数与其周期数相等，B原子核外有三个能级，每个能级上的电子数相同．D、E为同主族元素，且E的原子序数是D的2倍．F元素在地壳中含量位于金属元素的第二位．回答下列问题：
（1）元素F基态原子价层电子排布式为3d⁶4s²．
（2）B、C、D第一电离能由小到大的顺序为C＜O＜N．（用元素符号表示）
（3）A与其它元素形成的二元共价化合物中，分子呈三角锥形，该分子的电子式为；分子中既含有极性共价键、又含有非极性共价键的18电子化合物有H₂O₂、N₂H₄（写出其中两种的化学式）．
（4）BE₂分子中，按原子轨道的重叠方式的不同存在的共价键类型有σ键、π键；B原子的杂化轨道类型为sp；写出两种与BE₂互为等电子体的分子或离子CO₂、N₂O．
（5）F单质的晶体在不同温度下有两种堆积方式，即面心立方堆积和体心立方堆积，其晶胞的棱边长分别为a cm、b cm，则F单质的面心立方晶胞和体心立方晶胞的密度之比为2b³：a³，F原子配位数之比为3：2．

Answer 1

分析 A的核外电子总数与其周期数相等，则A为H元素；B原子核外有三个能级，每个能级上的电子数相同，原子核外电子排布式为1s²2s²2p²，则B为C元素；D、E为同主族元素，且E的原子序数是D的2倍，则D为O元素、E为S元素；C原子序数介于碳、氧之间，则C为N元素；F元素在地壳中含量位于金属元素的第二位，则F为Fe，据此解答．

解答 解：A的核外电子总数与其周期数相等，则A为H元素；B原子核外有三个能级，每个能级上的电子数相同，原子核外电子排布式为1s²2s²2p²，则B为C元素；D、E为同主族元素，且E的原子序数是D的2倍，则D为O元素、E为S元素；C原子序数介于碳、氧之间，则C为N元素；F元素在地壳中含量位于金属元素的第二位，则F为Fe．
（1）F为Fe，原子核外电子数为26，基态原子价层电子排布式为：3d⁶4s²，故答案为：3d⁶4s²；
 （2）同周期随原子序数增大，第一电离能呈增大趋势，氮元素原子2p能级容纳3个电子，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：C＜O＜N，
故答案为：C＜O＜N；
（3）A与其它元素形成的二元共价化合物中，分子呈三角锥形的为NH₃，该分子的电子式为，分子中既含有极性共价键、又含有非极性共价键的18电子化合物有H₂O₂、N₂H₄、C₂H₆，
故答案为：；H₂O₂、N₂H₄；
（4）CO₂分子结构式为O=C=O，按原子轨道的重叠方式的不同存在的共价键类型有σ键、π键，碳原子形成2个σ键，没有孤对电子，C原子的杂化轨道类型为sp，与BE₂互为等电子体的分子或离子CO₂、N₂O、SCN^-等，
故答案为：σ键、π键；sp；CO₂、N₂O；
（5）面心立方晶胞边长为acm，体积V=a³，含有Fe原子数目为8×$\frac{1}{8}$+6×$\frac{1}{2}$=4，故a³ρ（面心）=4×$\frac{56}{{N}_{A}}$，
体心立方晶胞边长为bcm，体积V=b³，含有Fe原子数目为8×$\frac{1}{8}$+1=2，故b³ρ（体心）=2×$\frac{56}{{N}_{A}}$，故ρ（面心）：ρ（体心）=2b³：a³，
面心立方晶胞中每个Fe原子周围有12个Fe原子，体心立方晶胞中每个Fe原子周围有8个Fe原子，故Fe原子配位数之比为12：8=3：2，
故答案为：2b³：a³；3：2．

点评 本题是对物质结构的考查，涉及核外电子排布、电离能、等电子体、化学键、杂化方式、晶胞计算等，注意理解均摊法进行晶胞有关计算，理解同周期第一电离能异常情况，难度中等．