Question

【化学选修3-物质结构与性质】
现有A、B、C、D、E、F原子序数依次增大的六种元素，它们位于元素周期表的前四周期．A元素一种原子没有中子，B元素原子的价层电子总数是内层电子总数的2倍；D元素原子的L电子层中只有两对成对电子；E元素与F元素处于同一周期相邻的族，它们的原子序数相差3，且E元素的基态原子有4个未成对电子．请回答下列问题：
（1）E元素基态原子的核外价层电子排布式为

 

．
（2）用元素符号表示B、C、D三种元素的第一电离能由低到高的排序：

 

．
（3）A元素与B、C元素可形成化合物B₂A₄、C₂A₄．
①B₂A₄的结构式为

 

；
②下列有关C₂A₄的说法，正确的是

 

（填字母）．
a．一个该分子中含有4个σ键
b．该分子可作为配位体形成配位键
C．该分子是极性分子
d.1mol该分子最多可形成4mol氢键
e．该分子的稳定性与氢键无关
f．该分子中N的原子轨道是sp³杂化
（4）B单质的一种晶体结构如图甲所示，E单质的一种的晶体结构如图乙所示．

则图中的单质B的名称为

 

，图甲中B原子的配位数与图乙中E原子的配位数之比为

 

．E元素与D元素形成的ED晶体与NaCl晶体一样，欲比较ED与NaCl的晶格能大小，需考虑的数据是

 

．
（5）据最新资料显示，F单质的晶胞可能有多种，若其晶胞分别以六方紧密堆积和面心立方堆积存在，其单质的密度之比为

 

．

Answer 1

考点：晶胞的计算,原子结构与元素周期律的关系

专题：

分析：A、B、C、D、E、F原子序数依次增大的六种元素，它们位于元素周期表的前四周期．A元素一种原子没有中子，则A为H元素；B元素原子的价层电子总数是内层电子总数的2倍，B原子只能有2个电子层，其价电子总数为4，故B为碳元素；D元素原子的L电子层中只有两对成对电子，其原子核外电子排布为1s²2s²p⁴，则D为O元素；结合原子序数可知C为N元素；E元素与F元素处于同一周期相邻的族，它们的原子序数相差3，二者处于第四周期，为Ⅷ族元素与ⅦB（或ⅠB）元素，E元素的基态原子有4个未成对电子，可推知E为Fe、F为Cu，据此解答．

解答： 解：A、B、C、D、E、F原子序数依次增大的六种元素，它们位于元素周期表的前四周期．A元素一种原子没有中子，则A为H元素；B元素原子的价层电子总数是内层电子总数的2倍，B原子只能有2个电子层，其价电子总数为4，故B为碳元素；D元素原子的L电子层中只有两对成对电子，其原子核外电子排布为1s²2s²p⁴，则D为O元素；结合原子序数可知C为N元素；E元素与F元素处于同一周期相邻的族，它们的原子序数相差3，二者处于第四周期，为Ⅷ族元素与ⅦB（或ⅠB）元素，E元素的基态原子有4个未成对电子，可推知E为Fe、F为Cu，
（1）E为Fe元素，原子核外电子数为26，基态原子的核外价层电子排布式为3d⁶4s²，
故答案为：3d⁶4s²；
（2）同周期随原子序数增大元素第一电离能呈增大趋势，但N元素原子2p能级容纳3个电子，处于半满稳定状态，能量较低，第一电离能高于同周期相邻元素，故第一电离能C＜O＜N，
故答案为：C＜O＜N；
（3）H元素与C、N元素可形成化合物C₂H₄、N₂H₄，
①C₂H₄中C原子之间形成2对共用电子对，C原子与H原子之间形成1对共用电子对，结构式为，
故答案为：；
②N₂H₄中N原子之间形成1对共用电子对，N原子与H原子之间形成1对共用电子对，其电子式为，
a．单键为σ键，一个该分子中含有5个σ键，故a错误；
b．该分子中N原子含有孤对电子，可作为配位体形成配位键，故b正确；
c．该分子为对称结构，分子中正负电荷重心重合，是非极性分子，故c错误；
d．该分子中4个H原子可以另外分子的N原子之间形成4个氢键，2个N原子与分别与其它分子中H原子之间形成2个氢键，故1mol该分子最多可形成6mol氢键，故d错误；
e．氢键不能影响化学性质，该分子的稳定性与氢键无关，故e正确；
f．该分子中N原子成3个σ键、含有1对孤对电子，N的原子轨道是sp³杂化，故f正确；
故答案为：bef；
（4）图中甲为金刚石的晶胞，图甲中C原子的配位数为4，图乙中E原子的配位数为8，则甲、乙中配位数之比为4：8=1：2．晶体晶格能与离子半径及离子所带电荷数，
故答案为：金刚石；1：2；离子半径及离子所带电荷数；
（5）六方紧密堆积和面心立方堆积都是密置层的堆积，原子空间利用率相同，其单质的密度也相同，故密度之比为1：1，
故答案为：1：1．

点评：本题考查物质结构与性质，涉及核外电子排布、电离能、分子结构与性质、化学键、杂化轨道、晶胞结构等，难度中等，（4）中金刚石晶胞没有画出晶胞结构，增大难度，对学生的空间想象有一定的要求，注意识记中学常见的晶胞结构，（5）中注意利用堆积形式进行解答．