Question

8．原子序数依次增大的A、B、C、D、E、F六种元素．其中A的基态原子有3个不同能级，各能级中的电子数相等；C的基态原子2p能级上的未成对电子数与A原子的相同；D为它所在周期中原子半径最大的主族元素；E，F和C位于同一主族，F处于第一个长周期．
（1）F原子基态的外围核外电子排布式为1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d¹⁰4s¹或[Ar]3d¹⁰4s¹；
（2）由A、B、C形成的离子CAB^-与AC₂互为等电子体，则CAB^-的结构式为[N=C=O]^-；
（3）在元素A与E所形成的常见化合物中，A原子轨道的杂化类型为sp；
（4）PM2.5富含大量的有毒、有害物质，易引发二次光化学烟雾污染，光化学烟雾中含有NO_x、CH₂═CHCHO、HCOOH．CH₃COONO₂（PAN）等二次污染物．
①下列说法正确的是AC
A．N₂O为直线型分子
B．C、N、O的第一电离能依次增大
C．CH₂═CHCHO分子中碳原子均采用sp₂杂化
D．相同压强下，HCOOH沸点比CH₃OCH₃高，说明前者是极性分子，后者是非极性分子
（5）白磷（P₄）的晶体属于分子晶体，其晶胞结构如图（小圆圈表示白磷分子）．己知晶胞的边长为a cm，阿伏加德罗常数为N_A mol^-l，则该晶胞中含有的P原子的个数为16，该晶体的密度为$\frac{496}{{a}^{3}N{\;}_{A}}$ g•cm^-3（用含N_A、a的式子表示）

Answer 1

分析 原子序数依次增大的A、B、C、D、E、F六种元素，A的基态原子有3个不同能级，各能级中的电子数相等，则A是C元素；
C的基态原子2p能级上的未成对电子数与A原子的相同，C原子序数大于A，则C为O元素；
B原子序数大于A而小于C，则B是N元素；
E，F和C位于同一主族，F处于第一个长周期，则E为S元素、F为Se元素；
D为它所在周期中原子半径最大的主族元素，原子序数小于S，则D是Na元素；
（1）F是Cu元素，其原子核外有29个电子，根据构造原理书写F基态原子的核外电子排布式；
（2）由C、N、O形成的离子OCN^-与CO₂互为等电子体，等电子体结构相似；
（3）在元素C与S所形成的常见化合物CS₂中，根据价层电子对理论确定A原子轨道的杂化类型；
（4）①A．N₂O与CO₂是等电子体，二者结构相似；
B．同一周期元素，元素第一电离能随着原子序数增大而呈增大趋势，但第IIA族、第VA族元素第一电离能大于其相邻元素；
C．CH₂=CHCHO分子中碳原子均形成3个σ键，没有孤对电子，杂化轨道数目为3；
D．含有氢键的氢化物熔点较高；
（5）根据均摊法可知，晶胞中P₄分子数目为4，则晶胞中含有16个P原子，计算晶胞质量，再根据ρ=$\frac{m}{V}$计算晶胞密度．

解答 解：原子序数依次增大的A、B、C、D、E、F六种元素，A的基态原于有3个不同的能级，各能级中的电子数相等，则A是C元素；C的基态原子2p能级上的未成对电子数与A原子的相同，C原子序数大于A，则C为O元素；
B原子序数大于A而小于C，则B是N元素；
E和C位于同一主族，且E原子序数小于25，则C是S元素；
D为它所在周期中原子半径最大的主族元素，原子序数小于S，则D是Na元素；
F的原子序数为29，为Cu元素；
（1）F是Cu元素，其原子核外有29个电子，根据构造原理知Cu元素基态原子的核外电子排布式为1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d¹⁰4s¹或[Ar]3d¹⁰4s¹，
故答案为：1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d¹⁰4s¹或[Ar]3d¹⁰4s¹；
（2）由C、N、O形成的离子OCN^-与CO₂互为等电子体，根据二氧化碳结构式知OCN^-的结构简式为[N=C=O]^-；
故答案为：[N=C=O]^-；
（3）在元素C与S所形成的常见化合物CS₂中，二硫化碳分子中中心原子价层电子对个数是2且不含孤电子对，所以C原子采用sp杂化；
故答案为：sp；
（4）①A．N₂O与CO₂是等电子体，二者结构相似，则N₂O为直线型分子，故A正确；
B．同一周期元素的第一电离能随着原子序数的增大而呈增大趋势，由于氮原子2p轨道是半满稳定结构，第一电离能高于同周期相邻元素的，所以其第一电离能大小顺序是：N＞O＞C，故B错误；
C．CH₂=CH-CHO分子中每个碳原子均形成三个σ键，没有孤对电子，杂化轨道数目为3，均采用sp²杂化，故C正确；
D．HCOOH分子间能形成氢键，CH₃OCH₃不能形成分子间氢键，所以相同压强下，HCOOH沸点比CH₃OCH₃高，故D错误．
故选：AC；
（5）根据均摊法可知，晶胞中P₄分子数目为8×$\frac{1}{8}$+6×$\frac{1}{2}$=4，则晶胞中P原子数目为4×4=16，晶胞质量为16×$\frac{31}{N{\;}_{A}}$g，晶胞体积为（a cm）³，则晶胞密度为$\frac{\frac{16×31}{N{\;}_{A}}g}{（acm）^{3}}$=$\frac{496}{{a}^{3}N{\;}_{A}}$g•cm^-3；
故答案为：16；$\frac{496}{{a}^{3}N{\;}_{A}}$．

点评 本题考查物质结构与性质，推断元素是解题关键，涉及核外电子排布、等电子体、电离能、杂化方式与空间构型判断、氢键、配合物、晶胞计算等，难度中等，注意理解同周期第一电离能异常情况，注意氢键对物质性质的影响．