题目内容

14．已知A、B、C、D、E、F为周期表中的前四周期元素，且核电荷数依次增大．其中A原子核外的电子有1种运动状态，B的s能级电子数是p能级的2倍，D、E为同主族元素，且E的原子序数为D的2倍，B和F可形成最常见且最常用的合金．试回答下列问题：
（1）F有价态不同的两种简单离子，其高价离子的M层电子排布式为3s23p63d5．
（2）B、C、D三种元素原子的第一电离能大小顺序是N＞O＞C．
（3）B和D形成的一种三原子分子与C和D形成的一种化合物互为等电子体，则满足上述条件的C和D形成的化合物的化学式是N2O．
（4）下列说法正确的有BCD
A．每个B2A2分子中σ键和π键数目比为1：1
B．A、C、D三种元素共同可形成不同晶体类型的化合物
C．化合物B2A4是由极性键和非极性键形成的非极性分子
D．B、C、D三种元素的基态原子具有相同的能层和能级
（5）D的氢化物比E的氢化物沸点高，其主要原因是水分子之间存在氢键；E的氢化物的价层电子对互斥模型为四面体，E原子的杂化方式为sp3杂化．
（6）F单质的晶体在不同温度下有两种堆积方式，如图所示：

在面心立方晶胞中F原子的配位数为12； 若面心立方晶胞和体心立方晶胞的棱长分别为acm、bcm，则F单质的面心立方晶胞和体心立方晶胞的密度之比为2b3：a3．

分析 前四周期元素中，A原子核外的电子有1种运动状态，则A为H元素；B的s能级电子数是p能级的2倍，原子核外电子排布式为1s22s22p2，则B为C元素；D、E为同主族元素，且E的原子序数为D的2倍，则D为O元素、E为S元素；C原子序数介于碳、氧之间，则C为N元素；B和F可形成最常见且最常用的合金，则F为Fe．
（1）Fe元素高价离子为Fe3+，Fe原子核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d64s2，失去4s能级2个电子、3d能级1个电子形成Fe3+；
（2）同周期元素第一电离能随着原子序数增大而呈增大趋势，但氮元素原子2p能级为半满稳定状态，能量较低，第一电离能高于同周期相邻元素的；
（3）C和O形成的一种三原子分子为CO2，原子数目相等、价电子总数相等的微粒互为等电子体；
（4）A．每个C2H2分子结构式为H-C≡C-H；
B．H、N、O三种元素可以可以形成硝酸铵、硝酸等；
C．化合物C2H4是对称结构，属于非极性分子，碳原子之间形成非极性键、C原子与H原子之间形成极性键；
D．B、C、D分别为C、B、O，三种元素的基态原子具有相同的能层和能级；
（5）D、E的氢化物分别为H2O、H2S，水分子之间存在氢键，沸点高于硫化氢的，H2S分子中S原子价层电子对数为2+$\frac{6-1×2}{2}$=4；
（6）在面心立方晶胞中，以顶点F原子研究与之相邻的原子处于面心，每个顶点为8个晶胞共用，每个面心为两个晶胞共用；
根据均摊法计算面心立方晶胞、体心立方晶胞中F原子数目，进而计算晶胞质量之比，再根据ρ=$\frac{m}{V}$计算密度之比．

解答 解：前四周期元素中，A原子核外的电子有1种运动状态，则A为H元素；B的s能级电子数是p能级的2倍，原子核外电子排布式为1s22s22p2，则B为C元素；D、E为同主族元素，且E的原子序数为D的2倍，则D为O元素、E为S元素；C原子序数介于碳、氧之间，则C为N元素；B和F可形成最常见且最常用的合金，则F为Fe．
（1）Fe元素高价离子为Fe3+，Fe3+的M层电子排布式为3s23p63d5，
故答案为：3s23p63d5；
（2）同周期元素第一电离能随着原子序数增大而呈增大趋势，但氮元素原子2p能级为半满稳定状态，能量较低，第一电离能高于同周期相邻元素的，故第一电离能N＞O＞C，
故答案为：N＞O＞C；
（3）C和O形成的一种三原子分子为CO2，与N和O形成的一种化合物互为等电子体，则满足上述条件的N和O形成的化合物的化学式是：N2O，
故答案为：N2O；
（4）A．每个C2H2分子中含有3个σ键、2个π键，故A错误；
B．H、N、O三种元素可以可以形成硝酸铵、硝酸等，前者属于离子化合物，后者属于共价化合物，故B正确；
C．化合物C2H4是对称结构，属于非极性分子，碳原子之间形成非极性键、C原子与H原子之间形成极性键，故C正确；
D．B、C、D分别为C、B、O，三种元素的基态原子具有相同的能层和能级，故D正确，
故选：BCD；
（5）D、E的氢化物分别为H2O、H2S，水分子之间存在氢键，沸点高于硫化氢的，H2S分子中S原子价层电子对数为2+$\frac{6-1×2}{2}$=4，价层电子对互斥模型为四面体形，S原子的杂化方式为sp3杂化，
故答案为：水分子之间存在氢键；四面体；sp3杂化；
（6）在面心立方晶胞中，以顶点F原子研究与之相邻的原子处于面心，每个顶点为8个晶胞共用，每个面心为两个晶胞共用，故F的配位数为$\frac{3×8}{2}$=12；
面心立方晶胞中F原子数目为8×$\frac{1}{2}$+6×$\frac{1}{2}$=4，体心立方晶胞中F原子数目为1+8×$\frac{1}{8}$=2，则晶胞质量之比为2：1，面心立方晶胞和体心立方晶胞棱长分别为acm、bcm，则F单质的面心立方晶胞和体心立方晶胞的密度之比为：$\frac{2}{{a}^{3}}$：$\frac{1}{{b}^{3}}$=2b3：a3，
故答案为：12；2b3：a3．

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、化学键、等电子体、价层电子对互斥理论、杂化方式、氢键、晶胞计算等，是对物质结构主干知识的综合考查，需要学生具备扎实的基础，注意同周期第一电离能异常情况．

练习册系列答案
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4．下列氧化还原反应中，H2O作氧化剂的是（　　）
A．Cl2+H2O═HCl+HClOB．3Fe+4H2O（g）$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$Fe3O4+4H2
C．2Na2O2+2H2O═4NaOH+O2↑D．2F2+2H2O═4HF+O2
5．化合物H的分子中含有醛基和酯基，H可以用C和F在一定条件下合成（如图所示）

已知以下信息：
①A的核磁共振氢谱中有三组峰，且能与饱和碳酸氢钠溶液反应放出CO2．
②RCH2COOH$→_{P（催化量）}^{Br_{2}}$
③化合物D苯环上的一氯代物只有两种．
④通常同一个碳原子上连有两个羟基时不稳定，易脱水形成羰基．
（1）A的系统命名为2-甲基丙酸，C中官能团的结构简式为-COOH、；
（2）B生成C的第①步反应的化学方程式为（CH3）2CBrCOOH+2NaOH$→_{△}^{醇}$+NaBr+2H2O，该反应的类型为消去反应；
（3）C和F在一定条件下反应生成H的化学方程式为CH2=C（CH3）COOH+$\stackrel{一定条件}{→}$+H2O．
（4）F的同系物G 比F 相对分子质量大14，G的同分异构体中能同时满足如下条件的共有12种（不考虑立体异构）
①苯环上只有两个取代基，②不能使FeCl3溶液显色．
G的一个同分异构体被酸性高锰酸钾溶液氧化后核磁共振氢谱为两组峰，且峰面积比为2：1，写出G的这种同分异构体的结构简式为．
2．下列是两种途径生产工程塑料（PBT）和全降解二氧化碳基塑料的制备过程．

已知：R1-C≡C-H+R2-CHO→R1-C≡（R代表烃基或氢原子，下同．）
R-C≡C-（CH2）n-CH=CH2+H2$\stackrel{Pd，BaSO_{4}}{→}$R-CH=CH-（CH2）n-CH=CH2

（1）请写出A的结构简式HC≡CCH=CH2，D的分子式C3H4O
（2）B的系统命名法的名称1，3-丁二烯，E中官能团的名称为羟基、碳碳三键检验D中含氧官能团所用试剂的化学式Na
（3）写出下列反应的反应类型：①加成反应，⑤缩聚反应
（4）已知C4H6Br2是顺式结构，写出②的化学方程式，反应④的化学反应方程式，反应⑤的化学反应方程式
（5）F的同分异构体有多种，写出满足下列条件的分子的结构简式（CH3）2 CHCHO
Ⅰ．能发生银镜反应Ⅱ．核磁共振氢谱显示有三个峰．
9．某链状含单官能团的有机物X只含碳、氢、氧三种元素，其蒸气的密度是相同条件下NH3的6倍，则X含有“”的同分异构体有（　　）
A．7种B．9种C．11种D．13种
19．工业上，若输送Cl2的管道漏气，用NH3进行检验时生成NH4Cl和N2．下列说法正确的是（　　）
A．元素H只有${\;}_1^1$H和${\;}_1^2$H两种核素
B．Cl2、NH4Cl中氯元素微粒的半径：r（Cl）＞r（Cl-）
C．工业上常用干燥的钢瓶储存液氯，是因为铁和氯气在任何条件下都不反应
D．该反应表明常温下氯气有氧化性
6．下列有关说法正确的是（　　）
A．1 mol FeBr2与足量氯气反应时，理论上转移的电子数约为3×6.02×1023
B．常温下，pH均为3的三种溶液：①HCl溶液 ②H2SO4溶液③CH3COOH溶液，各自溶质的物质的量浓度大小顺序为①=②＜③
C．电解熔融NaCl或AlCl3制取Na或Al
D．一定条件下反应Cr2O72-（aq）+H2O（l）?2CrO42-（aq）+2H+（aq）达到平衡后，滴加少量浓硫酸，重新达平衡前，2v正（Cr2O72-）＜v逆（CrO42-）
5．分类是化学学习中经常用到的方法，下列对一些物质或化学反应的分类以及依据正确的是（双选）（　　）
A．H2SO4是酸，因为H2SO4中含有氢元素
B．豆浆是胶体，因为豆浆中的分散质粒子直径在1～100 nm之间
C．Na在Cl2中燃烧属于氧化还原反应，因为反应中有电子得失
D．Na和H2O的反应不是离子反应，因为反应中没有离子参加
6．如图中滤纸Ⅰ上浸有饱和食盐水和酚酞，滤纸Ⅱ上浸有KMnO4溶液，接通电源一段时间后，发现a点附近变红，则下列说法中正确的是（　　）
A．a点和电源正极相连B．b点发生还原反应
C．c点附近pH减小D．d点附近颜色加深

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