Question

前四周期中的A、B、C、D、E、F六种元素，原子序数依次增大．其中A元素的一种核素的质量数为12，中子数为6；B是空气中含量最多的元素；C的基态原子核外5个原子轨道上填充了电子，且有2个未成对电子；D与C同一主族，E的原子序数为22，F3+离子最外层3d轨道电子为半满状态．
回答下列问题（答题时用对应元素符号表示）：
（1）AC₂分子中A原子轨道的杂化类型为

 

，含有σ键与π键数目之比为

 

．
（2）B、C、D三种元素电负性由大到小的顺序为

 

．
（3）由氢与B组成的一种化合物化学式为BH₅，其各原子均达到同周期稀有气体原子的稳定结构，试写出该化合物的电子式

 

，该物质属于

 

（填“离子”或“共价”）化合物．
（4）C和D元素的氢化物（分子式分别为H₂C₂、H₂D）的主要物理性质如下表

	熔点/K	沸点/K	标准状况时在水中的溶解度
H2D	187	202	2.6
H2C2	272	423	以任意比互溶

H₂D 和H₂C₂的相对分子质量基本相同，造成上述物理性质差异的主要原因是（要求详细叙述）：

 

．
（5）F和G（质子数为25）两元素的第三电离能分别为：2957KJ/mol和3248KJ/mol，G的第三电离能大于F的第三电离能的原因是

 

．
（6）E的一种氧化物晶胞结构如图所示，该氧化物的化学式为

 

；
若该晶胞的三个晶胞参数为：a=b=460pm  c=300pm 则该氧化物的密度为：

 

g/cm³；（写出表达式即可）

Answer 1

考点：原子核外电子排布,元素电离能、电负性的含义及应用,共价键的形成及共价键的主要类型,原子轨道杂化方式及杂化类型判断

专题：原子组成与结构专题,元素周期律与元素周期表专题,化学键与晶体结构

分析：A元素的一种核素的质量数为12，中子数为6，质子数12-6=6，则A为C元素，B是空气中含量最多的元素是N元素，C的基态原子核外5个原子轨道上填充了电子，且有2个未成对电子，则C的核外电子排布式为1s² 2s²2p⁴，为O元素，E的原子序数为22是Ti元素，D与O同一主族且原子序数小于22，则D为S，F³⁺离子最外层3d轨道电子为半满状态3d⁵，则F为Fe元素，综上所述：A-C、B-N、C-O、D-S、E-Ti、F-Fe．
（1）CO₂分子的结构简式为O=C=O，空间构型为直线形，杂化类型为sp杂化，含有2个σ键与2个π键，；
（2）N和O处于同一周期，从左到右电负性逐渐增大，因此O＞N，因为非金属性N＞S，所以电负性N＞S；
（3）NH₅在所有原子都达到稀有气体的稳定结构，说明NH₅是由NH₄⁺和H^-组成的离子化合物；
（4）由熔沸点可知H₂S和H₂O₂均为分子晶体，H₂O₂与水分子之间也可以形成氢键；
（5）G为Mn，外围电子排布为3d⁵4s²，3d处于半满状态，更加稳定，因此第三电离能大于铁的；
 （6）利用均摊法计算晶胞中原子个数，根据ρ=

m

V

计算晶胞的密度．

解答： 解：A元素的一种核素的质量数为12，中子数为6，质子数12-6=6，则A为C元素，B是空气中含量最多的元素是N元素，C的基态原子核外5个原子轨道上填充了电子，且有2个未成对电子，则C的核外电子排布式为1s² 2s²2p⁴，为O元素，E的原子序数为22是Ti元素，D与O同一主族且原子序数小于22，则D为S，F³⁺离子最外层3d轨道电子为半满状态3d⁵，则F为Fe元素，综上所述：A-C、B-N、C-O、D-S、E-Ti、F-Fe．
解：（1）CO₂分子的结构简式为O=C=O，空间构型为直线形，C原子轨道的杂化类型为sp杂化，含有2个σ键与2个π键，σ键与π键数目之比为1：1，
故答案为：sp杂化；1：1；
（2）N和O处于同一周期，从左到右电负性逐渐增大，因此O＞N，因为非金属性N＞S，所以电负性N＞S，
故答案为：O＞N＞S；
（3）NH₅在所有原子都达到稀有气体的稳定结构，即氮原子最外层达到8电子稳定结构，所有氢原子达到2电子稳定结构，说明NH₅是由NH₄⁺和H^-组成的离子化合物，电子式为，
故答案为：；离子；
（4）由熔沸点可知H₂S和H₂O₂均为分子晶体，H₂O₂分子间存在氢键，H₂O₂与水分子之间也可以形成氢键，H₂S不能与水分子之间也可以形成氢键，
故答案为：H₂O₂分子间存在氢键，H₂O₂与水分子之间也可以形成氢键；
（5）Fe的外围电子排布为3d⁶4s²，G为Mn，外围电子排布为3d⁵4s²，3d处于半满状态，更加稳定，因此Mn的第三电离能大于Fe的第三电离能，
故答案为：Mn²⁺的3d轨道电子排布为半满状态较稳定；
（6）由可知，晶胞中Ti原子位于体心与顶点上，O原子位于上下两个面上及体内（有2个），故晶胞中Ti元素数目=1+8×

1

8

=2、O原子数目=2+4×

1

2

=4，故该化合物化学式为TiO₂，晶胞质量=2×

80

NA

g，若晶胞中a=b=460pm，c=300pm，则晶胞的体积=4.6×10^-8cm×4.6×10^-8cm×3×10^-8cm=6.348×10^-23cm³，该晶体的密度=

2× 80 NA g

6.348×10-23cm 3

=

160

6.348×10-23N A

g/cm³，
故答案为：TiO₂；

160

6.348×10-23N A

．

点评：本题物质结构与性质，综合性非常强，涉及元素的推断、核外电子排布、电负性、氢键、杂化轨道与微粒结构、化学键、晶胞计算、配合物等，推断元素是解题关键，注意掌握等氢键的概念，难度中等．