Question

15．A、B、C、D、E、F、G为前四周期元素．A、B最外层电子排布可表示为as^a、bs^bbp^b；C元素对应单质是空气中含量最多的物质；D的最外层电子数是内层电子数的3倍；E与D同主族，且位于D的下一周期；F与E同周期，且是本周期中电负性最大的元素：基态G原子核外电子填充在7个能级中，且价层电子均为单电子．
（1）元素B、C、D的第一电离能由大到小的顺序为N＞O＞C．
（2）ED₃分子的空间构型为平面三角形，中心原子的杂化方式为sp²．
（3）四种分子①BA₄②ED₃③A₂D④CA₃键角由大到小排列的顺序是②＞①＞④＞③．
（4）CA₃分子可以与A⁺离子结合成CA₄⁺离子，这个过程中发生改变的是ac．
a．微粒的空间构型    b．C原子的杂化类型    c．A-C-A的键角    d．微粒的电子数
（5）EBC^-的等电子体中属于分子的有CS₂或CO₂，EBC^-的电子式为．
（6）G的价层电子排布式为3d⁵4s¹，化合物[G₆]F₃的中心离子的配位数为6．
（7）B的某种单质的片层与层状结构如图1所示，其中层间距离为hcm．图2为从层状结构中取出的晶胞．试回答：
①在B的该种单质的片层结构中，B原子数、B-B键数、六元环数之比为2：3：1．
②若B的该种单质中B-B键长为a cm，则B的该种单质的密度为$\frac{16\sqrt{3}}{3{a}^{2}h{N}_{A}}$g•cm^-3．

Answer 1

分析 A、B、C、D、E、F、G为前四周期元素．A、B最外层电子排布可表示为as^a、bs^bbp^b，B的最外层电子排布bs^bbp^b中p轨道有电子，则s轨道一定排满，即b=2，所以B的最外层电子排布2s²2p²，则B为C元素，s轨道最多排两个电子，已知a≠b，则a=1，所以A的最外层电子排布为1s¹，即A为H元素；C元素对应单质是空气中含量最多的物质，则C为N元素；D的最外层电子数是内层电子数的3倍，则D含有8个电子，即D为O元素；E与D同主族，且位于D的下一周期，则E为S元素；F与E同周期，且是本周期中电负性最大的元素，则F位于第三周期第VIIA族，为Cl元素；基态G原子核外电子填充在7个能级，且价层电子均为单电子，即电子排布式为1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁵4s¹，则G为Cr元素，以此来解答．

解答 解：由上述分析可知，A为H，B为C，C为N，D为O，E为S，F为Cl，G为Cr，
（1）电子排布为全满或半满状态时，原子较稳定，元素的第一电离能较大，所以元素C、N、O的第一电离能由大到小的顺序为N＞O＞C；
故答案为：N＞O＞C；
（2）SO₃分子中S的价层电子对数为3+$\frac{1}{2}$×（6-2×3）=3，没有孤电子对，则空间构型为平面三角形，的空间构型为平面三角形，中心原子的杂化方式为sp²；
故答案为：平面三角形；sp²；
（3）四种分子①CH₄为正四面体，键角为109°28′；②SO₃为平面三角形，键角为120°，③H₂O为V形，键角为105°；④NH₃为三角锥形，键角为107°；
所以键角由大到小排列的顺序是②＞①＞④＞③；
故答案为：②＞①＞④＞③；
（4）NH₃分子为三角锥形，键角为107°，NH₄⁺离子为正四面体，键角为109°28′，则这个过程中发生改变的是微粒的空间构型和A-C-A的键角；
故答案为：ac；
（5）原子总数、价电子总数相同的微粒互为等电子体，与SCN^-互为等电子体的分子为CS₂或CO₂，SCN^-中各原子的连接顺序为S-C-N，S与C形成一对共用电子对，C与N形成三对共用电子对，SCN^-得到的一个电子给了S，故SCN^-的电子式；
故答案为：CS₂或CO₂；；
（6）Cr的电子排布式为电子排布式为1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁵4s¹，其价层电子排布式为3d⁵4s¹；化合物[Cr₆]Cl₃的中心离子的配位数为6；
故答案为：3d⁵4s¹；6；
（7）①每个六元环含有C原子个数是2，每个C-C被两个环共用，则每个环中含有3个C-C键，所以C原子数、C-C键数、六元环数之比为2：3：1；
故答案为：2：3：1；
②该晶胞的上面可以分为2个三角形，如图，三角形1为等腰三角形，两个边长为acm，其底边长为2×a×sin60°=$\sqrt{3}$a，三角形2为等边三角形，底边边长为$\sqrt{3}$acm，则两个三角形的面积为$\frac{1}{2}$×$\sqrt{3}$a×$\sqrt{{a}^{2}-（\frac{\sqrt{3}a}{2}）^{2}}$+$\frac{1}{2}$×$\sqrt{3}$a×$\sqrt{{（\sqrt{3}a）}^{2}-{（\frac{\sqrt{3}a}{2}）}^{2}}$=$\frac{\sqrt{3}}{2}$a²，所以晶胞的体积为$\frac{\sqrt{3}}{2}$a²×h═$\frac{\sqrt{3}}{2}$a²hcm³，
一个晶胞中含有C原子数为$\frac{1}{8}$×8+$\frac{1}{2}$×2=2，则晶胞的质量为$\frac{12×2}{{N}_{A}}$g，所以密度为ρ=$\frac{m}{V}$=$\frac{\frac{24}{{N}_{A}}}{\frac{\sqrt{3}}{2}{a}^{2}h}$=$\frac{16\sqrt{3}}{3{a}^{2}h{N}_{A}}$g/cm³；
故答案为：$\frac{16\sqrt{3}}{3{a}^{2}h{N}_{A}}$．

点评 本题考查晶胞计算及原子结构、元素周期律，为高频考点，把握原子结构、电子排布、元素的性质来推断元素为解答关键，侧重分析与应用能力的考查，注意（7）为解答的难点，题目难度不大．