Question

7．现有五种元素，其中A、B、C、D、E为原子序数依次增大，且原子序数都不超过36．请根据下列相关信息，回答问题．

A	基态原子最外层电子数是次外层的三倍
B	基态原子核外有13种不同运动状态的电子
C	与B同一周期，原子中未成对电子数是同周期中最多
D	D2-的核外电子排布与氩原子相同
E	是ds区原子序数最小的元素

（1）请把B以及B同周期且原子序数比B小的原子按第一电离能从大到小的顺序排列：Mg＞Al＞Na（用相应的元素符号表示）．A、D两种元素中，电负性A＞D （填“＞”或“＜”）
（2）A₃分子的空间构型为V形，与其互为等电子体的分子为SO₂；
（3）解释在水中的溶解度C₇H₁₅OH比乙醇低的原因是：乙醇中的羟基与水的羟基结构相似所以溶解度大，C₇H₁₅OH中烃基大，与水的羟基结构相似程度小所以溶解度小，
C₇H₁₅OH 中采用sp³杂化的原子共有8个；
（4）E（NH₃）₄²⁺配离子中存在的化学键类型有①③（填序号）：
①配位键  ②金属键  ③极性共价键  ④非极性共价键  ⑤离子键  ⑥氢键
若 E（NH₃）₄²⁺具有对称的空间构型．且当 E（NH₃）₄²⁺中的两个NH₃分子被两个Cl^一取代时．能得到两种不同结构的产物，则 E（NH₃）₄²⁺的空间构型为a（填序号）．
a．平面正方形b．正四面体  c．三角锥形    d．V形
（5）单质E晶胞如图所示，已知E元素相对原子质量为M，原子半径为r pm，密度为ρg/cm³ （1pm=10^-10cm）那么写出阿伏伽德罗常数N_A的表达式$\frac{\sqrt{2}×1{0}^{30}M}{8ρ{r}^{3}}$．（用M、r、ρ表示）

Answer 1

分析 A基态原子最外层电子数是次外层的三倍，最外层电子数不超过8，原子只能有2个电子层，最外层电子数为6，则A为O元素；B基态原子核外有13种不同运动状态的电子，则B为Al元素；C与B同一周期，原子中未成对电子数是同周期中最多的，则C为P元素； D^2-的核外电子排布与氩原子相同，则D为S元素；E是ds区原子序数最小的元素，则E为Cu元素．
（1）B为Al，同周期原子序数比Al小的有Na、Mg，同周期元素第一电离能从左到右呈增大趋势，ⅡA、ⅤA族第一电离能高于同周期相邻元素的；
同主族自上而下电负性减小；
（2）O₃分子中心原子孤电子对数=$\frac{6-2×2}{2}$=1，价层电子对数=2+1=3；原子数目相等、价电子总数也相等的微粒互为等电子体；
（3）乙醇中的羟基与水的羟基结构相似程度大，C₇H₁₅OH中烃基大，与水的羟基结构相似程度小；
C₇H₁₅OH分子中C原子、O原子的价层电子对均为4；
（4）[Cu（NH₃）₄]²⁺中Cu²⁺与NH₃之间的化学键为配位键，N-H为极性共价键；若 Cu（NH₃）₄²⁺具有对称的空间构型，且当 Cu（NH₃）₄²⁺中的两个NH₃分子被两个Cl取代时．能得到两种不同结构的产物，则 Cu（NH₃）₄²⁺空间构型为平面正方形；
（5）根据均摊法计算晶胞中Cu原子数目，用阿伏伽德罗常数表示出晶胞质量，原子半径为r pm，则晶胞棱长d=$\frac{\sqrt{2}}{2}$×4r=2$\sqrt{2}$r，再结合m=ρV解答．

解答 解：A基态原子最外层电子数是次外层的三倍，最外层电子数不超过8，原子只能有2个电子层，最外层电子数为6，则A为O元素；B基态原子核外有13种不同运动状态的电子，则B为Al元素；C与B同一周期，原子中未成对电子数是同周期中最多的，则C为P元素； D^2-的核外电子排布与氩原子相同，则D为S元素；E是ds区原子序数最小的元素，则E为Cu元素．
（1）B为Al，同周期原子序数比Al小的有Na、Mg，同周期元素第一电离能从左到右呈增大趋势，因Mg原子3s轨道为全满稳定状态，则第一电离能大于Al的，所以第一电离能Mg＞Al＞Na，
同主族自上而下电负性减小，所以电负性O＞S，
故答案为：Mg＞Al＞Na；＞；
（2）O₃分子中心原子孤电子对数=$\frac{6-2×2}{2}$=1，价层电子对数=2+1=3，分子构型为V形，O₃分子原子数为3，价电子数为18，故其等电子体为SO₂，
故答案为：V形；SO₂；
（3）乙醇中的羟基与水的羟基结构相似所以溶解度大，C₇H₁₅OH中烃基大，与水的羟基结构相似程度小所以溶解度小，
C₇H₁₅OH分子中C原子、O原子的价层电子对均为4，所以采用sp³杂化的原子有8个原子，
故答案为：乙醇中的羟基与水的羟基结构相似所以溶解度大，C₇H₁₅OH中烃基大，与水的羟基结构相似程度小所以溶解度小；8；
（4）[Cu（NH₃）₄]²⁺中Cu²⁺与NH₃之间的化学键为配位键，N-H为极性共价键，
若 Cu（NH₃）₄²⁺具有对称的空间构型，且当 Cu（NH₃）₄²⁺中的两个NH₃分子被两个Cl取代时．能得到两种不同结构的产物，则 Cu（NH₃）₄²⁺空间构型为平面正方形；
故答案为：①③；a；
（5）单质Cu晶胞中原子数为8×$\frac{1}{8}$+6×$\frac{1}{2}$=4，晶胞质量为4×$\frac{M}{{N}_{A}}$g，原子半径为r pm，则晶胞棱长d=$\frac{\sqrt{2}}{2}$×4r=2$\sqrt{2}$r×10^-10cm，则4×$\frac{M}{{N}_{A}}$g=（2$\sqrt{2}$r×10^-10cm）³×ρg/cm³，故N_A=$\frac{\sqrt{2}×1{0}^{30}M}{8ρ{r}^{3}}$，
故答案为：$\frac{\sqrt{2}×1{0}^{30}M}{8ρ{r}^{3}}$．

点评 本题是对物质结构与性质的考查，涉及核外电子排布、电离能、电负性、分子结构与性质、空间构型与杂化方式、等电子体、化学键、配合物、晶胞计算等，需要学生具备扎实的基础，注意同周期主族元素中第一电离能异常情况．