Question

4．已知A、B、C、D、E、F是周期表前四周期的元素，原子序数依次增大．A的基态原子2p能级有2个单电子；C占整个地壳质量的48.6%，是地壳中含量最多的元素；E的单质常温常压下为黄绿色气体，化学性质十分活泼，具有毒性；F位于ds区，最外能层有单电子，是唯一的能大量天然产出的金属；D与F不同周期，但最外能层电子数相等．
（1）写出基态F原子的价电子排布式3d¹⁰4s¹
（2）A、B、C三种元素第一电离能由大到小顺序为N＞O＞C   （用元素符号表示）
（3）A、C两元素形成的化合物AC₂的分子空间构型直线型，AC₂中心原子的杂化方式sp，与 AC₂互为等电子体的粒子的化学式N₂O，NO₂⁺    （分子和离子各写一种）．
（4）D、E形成的一种离子化合物，在如图晶胞结构图中黑球表示E的位置，白球表示D的位置，已知该晶胞的边长为n cm，阿伏加德罗常数为N_A，求晶胞的密度ρ=$\frac{234}{{n}^{3}{N}_{A}}$   g/cm³（用含a、N_A的计算式表示）．

Answer 1

分析 A、B、C、D、E、F是周期表前四周期的元素，原子序数依次增大．A的基态原子2p能级有2个单电子，原子核外电子排布式为1s²2s²2p²，故A为碳元素；C占整个地壳质量的48.6%，是地壳中含量最多的元素，则C为O元素；E的单质常温常压下为黄绿色气体，化学性质十分活泼，具有毒性，则E为Cl；F位于ds区，最外能层有单电子，是唯一的能大量天然产出的金属，F为Cu；D与F不同周期，但最外能层电子数相等，D的原子序数大于氧、小于Cl，可知D为Na，据此进行解答．

解答 解：（1）F为Cu元素，为29号元素，原子核外电子数为29，基态原子核外电子排布式为：1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d¹⁰4s¹，则其价电子排布式为：3d¹⁰4s¹；
故答案为：3d¹⁰4s¹；
（2）同一周期随着原子序数的递增，元素的第一电离能总体呈现增大趋势，N原子原子2p轨道为半满稳定状态，能量较低，第一电离能大于氧元素的，所以第一电离能大小为：N＞O＞C，
故答案为：N＞O＞C；
（3）AC₂为CO₂，二氧化碳分子中含有两个碳氧双键，为直线型结构；二氧化碳分子中，碳原子形成2个σ键，没有孤对电子，则C原子的杂化轨道类型为sp，
A、C两元素形成的化合物CO₂的分子空间构型为直线形，与CO₂互为等电子体的粒子的化学式有N₂O、NO₂⁺ 等，
故答案为：直线型；sp；N₂O、NO₂⁺；
（4）E为Cl、D为Na，晶胞中氯离子数目为8×$\frac{1}{8}$+6×$\frac{1}{2}$=4，钠离子数目为1+12×$\frac{1}{4}$=4，则晶胞质量为4×$\frac{58.5}{{N}_{A}}$g，晶胞的边长为n cm，
则晶胞的密度ρ=$\frac{\frac{58.5}{{N}_{A}}×4g}{（{ncm）}^{3}}$=$\frac{234}{{n}^{3}{N}_{A}}$g/cm³，
故答案为：$\frac{234}{{n}^{3}{N}_{A}}$g/cm³．

点评 本题考查较为综合，涉及核外电子排布、电离能、空间构型、等电子体、晶胞计算等知识，题目难度中等，掌握均摊法进行晶胞有关计算，注意同周期第一电离能异常情况，试题培养了学生的分析能力及综合应用能力．