Question

[化学——选修3：物质结构与性质]（15分）

已知元素A、B、C、D、E、F均属前四周期且原子序数依次增大, 其中A含有3个能级，且每个能级所含的电子数相同，C的基态原子2p轨道有2个未成对电子；C与D形成的化合物中C显正化合价；E的M层电子数是N层电子数的4倍，F除最外层原子轨道处于半充满状态，其余能层均充满电子，请回答下列问题：

（1）元素A、B、C的第一电离能由小到大的是_______（用元素符号表示)。

（2）F原子的外围电子排布式为_______，F的晶体中原子的堆积方式是下图中的_______(填写“甲”、“乙”或“丙”)。

（3）B与C形成的四原子阴离子的立体构型为 ，其中B原子的杂化类型是 。

（4）任写一种与AB－离子互为等电子体的离子 。

（5）F(OH)2难溶于水，易溶于氨水，写出其溶于氨水的离子方程式 。

（6）D和E形成的化合物的晶胞结构如图,其化学式为 ，

已知晶体的密度为g·cm－3，阿伏加德罗常数为NA，

则晶胞边长a= cm。（用、NA的计算式表示)

（7）A、B、C三种元素和氢元素形成的氰酸有两种结构，一种分子

内含有叁键，称为氰酸，另一种分子内不含叁键，称为异氰酸，

且两种结构中所有原子最外层均已达到稳定结构，分子中也不含环状结构。请分别写

出氰酸和异氰酸的结构式：_______________、______________。

 

Answer 1

（1）C O N（1分）

（2）3d104s1 （1分） 丙（1分）

（3）平面三角形（1分），sp2（1分）

（4）C22- 或O22+（2分）

（5）Cu(OH)2+4NH3·H2O = Cu(NH3)42+ + 2OH- + 4H2O[或Cu(OH)2+4NH3 = Cu(NH3)42+ + 2OH-]（2分）

（6）CaF2（2分） （2分）

（7） （1分）（1分）

【解析】

试题分析：首先确定A为碳元素，C为氧元素，根据“A、B、C”序数依次增大，确定B为氮元素，又根据“C与D形成的化合物中C显正化合价”可确定D为非金属性最强的氟元素，根据“E的M层电子数是N层电子数的4倍”确定E为钙元素，最后根据“F除最外层原子轨道处于半充满状态，其余能层均充满电子”确定F为铜元素。

⑴根据C、N、O的非金属性大小为C＜N＜O，则第一电离能大小为C＜O＜N（反常）。

⑵根据Cu原子的基态电子排布式为[Ar]3d104s1，则其外围电子的排布式为3d104s1；金属铜的堆积方式为面心立方最密堆积（丙图）。

⑶N与O形成的四原子阴离子为NO3-，中心原子的?键数＝3，孤对电子对数＝，则中心原子的价电子对数为3，属于sp2杂化，由于无孤对电子，故其空间构型为平面三角形。

⑷根据“增减找邻、同族互换”原则可得CN－的等电子体离子有C22- 或O22+。

⑸Cu(OH)2溶于氨水生成Cu(NH3)4 (OH)2（强电解质），据此可写出该反应的离子方程式。

⑹F与Ca形成的化合物为CaF2，在CaF2的晶胞中含有Ca：8×1/8+6×1/2=4（个），含F：8×1＝8（个）则该晶胞的密度为，化简得a=cm。

⑺根据由碳、氮、氧、氢元素构成的氰酸“分子内含有叁键，所有原子最外层均已达到稳定结构，分子中也不含环状结构”可确定其结构式为；同理可确定异氰酸（分子内不含叁键）的结构式为。

考点：本题考查第一电离能、外围电子排布式、金属的堆积方式、微粒的中心原子的杂化与空间构型、等电子体、有关晶胞的计算、分子结构式的推断等。