Question

11．元素A、B、C、D、E、F、G、M在元素周期表中的位置如图1所示，回答下列问题：

（1）M的基态原子核外电子排布式1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁶4s²，B、C、D三种原子的第一电离能由大到小的顺序为N＞O＞C（用元素符号表示）．
（2）化合物M（BD）₃的熔点为-20℃，沸点为103℃，其固体属于分子晶体，它在空气中燃烧生成红棕色氧化物，反应的化学方程式为4Fe（CO）₃+9O₂$\frac{\underline{\;加热\;}}{\;}$2Fe₂O₃+12CO₂．
（3）化合物BDG₂的空间构型为平面三角形，写出一种与BDG₂具有 相同空间构型的含氧酸根离子NO₃^-、CO₃^2-等．
（4）化合物FD的晶胞结构如图2所示，晶胞参数（即边长）为amm，阿伏伽德罗常数为N_A，则该晶体的密度为$\frac{1.6×1{0}^{5}}{{a}^{3}{N}_{A}}$g•cm^-3（用含a 和N_A的代数式表示）

Answer 1

分析 由元素在周期表中的位置，可知A为H元素、B为碳元素、C为N元素、D为O元素、E为Na、F为Mg、G为Cl、M为Fe．
（1）Fe原子核外电子数为26，根据能量最低原理书写核外电子排布式；
同周期随原子序数增大，元素第一电离能呈增大趋势，N元素原子2p轨道为半满稳定状态，能量较低，第一电离能高于同周期相邻元素的；
（2）化合物Fe（CO）₃的熔点为-20℃，沸点为103℃，熔沸点比较低，符合分子晶体的性质；它在空气中燃烧生成红棕色氧化物，该氧化物为氧化铁，还生成二氧化碳；
（3）化合物COCl₂的C原子形成3个σ键，没有孤对电子，价层电子对数为3；与COCl₂具有相同空间构型的含氧酸根离子的中心原子连接3个O原子且没有孤对电子；
（4）根据均摊法计算晶胞中Mg原子、O原子数目，用阿伏伽德罗常数表示出晶胞质量，再根据ρ=$\frac{m}{V}$计算该晶体的密度．

解答 解：由元素在周期表中的位置，可知A为H元素、B为碳元素、C为N元素、D为O元素、E为Na、F为Mg、G为Cl、M为Fe．
（1）Fe原子核外电子数为26，核外电子排布式为1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁶4s²；
同周期随原子序数增大，元素第一电离能呈增大趋势，N元素原子2p轨道为半满稳定状态，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N＞O＞C，
故答案为：1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁶4s²；N＞O＞C；
（2）化合物Fe（CO）₃的熔点为-20℃，沸点为103℃，熔沸点比较低，属于分子晶体，它在空气中燃烧生成红棕色氧化物，该氧化物为氧化铁，还生成二氧化碳，反应方程式为：4Fe（CO）₃+9O₂$\frac{\underline{\;加热\;}}{\;}$2Fe₂O₃+12CO₂，
故答案为：分子；4Fe（CO）₃+9O₂$\frac{\underline{\;加热\;}}{\;}$2Fe₂O₃+12CO₂；
（3）化合物COCl₂的C原子形成3个σ键，没有孤对电子，价层电子对数为3，空间结构为平面三角形，与COCl₂具有相同空间构型的含氧酸根离子的中心原子连接3个O原子且没有孤对电子，为NO₃^-、CO₃^2-等，
故答案为：平面三角形；NO₃^-、CO₃^2-等；
（4）晶胞中Mg原子数目为6×$\frac{1}{2}$+8×$\frac{1}{8}$=4、O原子数目=1+12×$\frac{1}{4}$=4，则晶胞质量为4×$\frac{24+16}{{N}_{A}}$g，晶胞参数（即边长）为amm，阿伏伽德罗常数为N_A，该晶体的密度为 4×$\frac{24+16}{{N}_{A}}$g÷（0.1a cm）³=$\frac{1.6×1{0}^{5}}{{a}^{3}{N}_{A}}$g•cm^-3，
故答案为：$\frac{1.6×1{0}^{5}}{{a}^{3}{N}_{A}}$．

点评 本题是对物质结构与性质的考查，涉及元素周期表、核外电子排布、电离能、晶体类型与性质、空间构型判断、晶胞计算等，注意同周期主族元素中第一电离能异常情况，需要学生具备扎实的基础．