Question

已知前四周期六种元素A、B、C、D、E、F的原子序数之和为107，且它们的核电荷数依次增大．B原子的p轨道半充满，其氢化物沸点是同族元素中最低的，D原子得到一个电子后3p轨道全充满，A与C能形成A₂C型离子化和物，其中的阴、阳离子相差一个电子层，E⁴⁺离子和氩原子的核外电子排布相同．请回答下列问题：
（1）A、B、C、D的第一电离能由小到大的顺序是

 

（填元素符号）．
（2）化合物BD₃的分子空间构型可描述为

 

，B的原子轨道杂化类型为

 

．
（3）已知F元素在人体内含量偏低时，会影响O₂在体内的正常运输．已知F²⁺与KCN溶液反应得F（CN）₂沉淀，当加入过量KCN溶液时沉淀溶解，生成配合物．则F的基态原子价电子排布式为

 

．CN^-与

 

（一种分子）互为等电子体，则1个CN^-中π键数目为

 

．
（4）EO₂与碳酸钡在熔融状态下反应，所得晶体的晶胞结构如图所示，则该反应的化学方程式为

 

在该晶体中，E⁴⁺的氧配为数为

 

．若该晶胞边长为a nm可计算该晶体的密度为

 

g/cm³（阿伏加德罗常数为N_A）．

Answer 1

考点：晶胞的计算,元素电离能、电负性的含义及应用,共价键的形成及共价键的主要类型,判断简单分子或离子的构型,原子轨道杂化方式及杂化类型判断

专题：化学键与晶体结构

分析：根据题目给出的信息推断，B原子的p轨道半充满，其氢化物沸点是同族元素中最低的，故B为P元素；D原子得到一个电子后3p轨道全充满，且原子序数大于P，为Cl元素；A与C能形成A₂C型离子化和物，其中的阴、阳离子相差一个电子层，分别推断出A为Na、C为S；E⁴⁺离子和氩原子的核外电子排布相同，故E为Ti元素；原子序数之和为107，则F为Fe元素．
（1）根据第一电离能递变规律获得答案；
（2）化合物为PCl₃，根据价电子对数判断杂化类型和空间构型；
（3）根据Fe元素的原子序数写出价电子排布式；等电子体是指具有相同的原子数和价电子数的原子团；
（4）根据均摊法计算出生成物化学式，写出化学方程式；晶体密度可以通过摩尔质量和摩尔体积计算得出．

解答： 解：（1）第一电离能同周期从左到右呈增大趋势，其中第ⅤA大于ⅥA，故答案为：Na＜S＜P＜Cl；
（2）PCl₃的价电子数=

5+3

2

=4，形成四条新的杂化轨道，价电子数=孤电子对数+配位原子数，即孤电子对数为1，对共价键有排斥作用，故答案为：三角锥形；sp³杂化；
（3）Fe元素的原子序数为26，价电子数为8；CN^-的等电子体为有两个原子，且价电子数为10，不难想到N₂，根据N₂的结构推断π键数，故答案为：3d⁶4s²；N₂；2；
（4）晶体中Ba位于顶点，8×

1

8

=1，O位于面心6×

1

2

=3，Ti位于体心，所以晶体化学式为BaTiO₃，根据反应物和生成物可知化学方程式为TiO₂+BaCO₃=BaTiO₃+CO₂↑；Ti⁴⁺位于体心，与六个位于面心的O邻接；晶胞中含有一个微粒，晶胞体积为（a×10^-7）³，V_m=NA×(a×10-7)3，则ρ=

M

Vm

=

233

NA×(a×10-7)3

，
故答案为：TiO₂+BaCO₃=BaTiO₃+CO₂↑；6；

233

NA×(a×10-7)3

．

点评：本题考查物质结构与性质，涉及元素周期表、元素周期律、杂化理论、化学键、分子结构与性质、晶胞计算等，难度较大，对学生的思维能力、空间想象能力有一定的要求．