Question

7．原子序数依次递增且都小于36的A、B、C、D、E五种元素，其中A的一种核素中没有中子，B原子基态时最外层电子数是其内层电子数的2倍，D原子基态时2p原子轨道上有2个未成对的电子，E元素的原子结构中3d能级上未成对电子数是成对电子数的2倍．回答下列问题：
（1）B₂A₄分子中B原子轨道的杂化类型为sp²，B₂A₄分子中σ键和π键个数比为5：1．
（2）A、B、C、D四种元素的电负性从大到小的顺序为O＞N＞C＞H（用元素符号表示）；化合物CA₃的沸点比化合物BA₄的高，其主要原因是氨分子之间有氢键．
（3）元素B的一种氧化物与元素C的一种氧化物互为等电子体，元素C的这种氧化物的分子式是N₂O．
（4）元素E能形成多种配合物，如：E（CO）₅等．
①基态E原子的价电子排布图为[Ar]3d⁶4s²．
②E（CO）₅常温下呈液态，熔点为-20.5℃，沸点为103℃，易溶于非极性溶剂，据此可判断E（CO）₅晶体属于分子晶体（填晶体类型），该晶体中E的化合价为0．
（5）E和C形成的一种化合物的晶胞结构如图所示，该晶胞的化学式为Fe₄N．若两个最近的E原子间的距离为acm，则该晶体的密度是$\frac{119\sqrt{2}}{2{a}^{3}{N}_{A}}$g•mL^-1．

Answer 1

分析 原子序数依次增大的五种元素A、B、C、D、E，其中A的一种核素中没有中子，则A为H元素；B原子基态时最外层电子数是其内层电子数的2倍，原子只能有2个电子层，最外层电子数为4，故B为碳元素；D原子基态时2p原子轨道上有2个未成对的电子，原子序数大于碳，故D核外电子排布为1s²2s²2p⁴，则D为O元素；C的原子序数介于碳、氧之间，故C为N元素；E元素的原子结构中3d能级上未成对电子数是成对电子数的2倍，则E的价电子排布为3d⁶4s²，为Fe元素，据此解答．

解答 解：原子序数依次增大的五种元素A、B、C、D、E，其中A的一种核素中没有中子，则A为H元素；B原子基态时最外层电子数是其内层电子数的2倍，原子只能有2个电子层，最外层电子数为4，故B为碳元素；D原子基态时2p原子轨道上有2个未成对的电子，原子序数大于碳，故D核外电子排布为1s²2s²2p⁴，则D为O元素；C的原子序数介于碳、氧之间，故C为N元素；E元素的原子结构中3d能级上未成对电子数是成对电子数的2倍，则E的价电子排布为3d⁶4s²，为Fe元素，
（1）C₂H₄分子结构简式为H₂C=CH₂，C原子形成3个σ键，没有孤对电子，故碳原子轨道的杂化类型为sp²杂化，1mol C₂H₄含有σ键的数目为5mkol，π键为1mol，分子中σ键和π键个数比为5：1，
故答案为：sp²；5：1；
（2）同周期随原子序数增大，元素电负性呈增大趋势，所以，C、H、O、N、的电负性大小为O＞N＞C＞H，因为氨分子之间有氢键，所以化合物NH₃的沸点比化合物CH₄的高，
故答案为：O＞N＞C＞H；氨分子之间有氢键；
（3）元素C、O形成的一种化合物与元素N、O形成的一种化合物互为等电子体，应是CO₂与N₂O，
故答案为：N₂O；
（4）元素E为Fe元素能形成多种配合物，如：Fe（CO）₅等．
①基态Fe原子的价电子排布图为[Ar]3d⁶4s²，
故答案为：[Ar]3d⁶4s²；
②Fe（CO）₅常温下呈液态，熔点为-20.5℃，沸点为103℃，易溶于非极性溶剂，所以Fe（CO）₅晶体属于分子晶体，根据化合价代数和为0可知，该化合物中铁为0价，
故答案为：分子晶体；0；
（5）铁和氮形成的晶体的晶胞结构如图所示，晶胞中铁原子数目为8×$\frac{1}{8}$+6×$\frac{1}{2}$=4，氮原子数目为1，原子数目之比为4：1，故该氯化物的化学式是Fe₄N，晶胞质量为 $\frac{238}{N{\;}_{A}}$g×，若两个最近的Fe原子间的距离为acm，则该晶体的晶胞边长为$\sqrt{2}$acm，则该晶体密度为 $\frac{\frac{238}{{N}_{A}}}{（\sqrt{2}{a）}^{3}}$g/cm³=$\frac{119\sqrt{2}}{2{a}^{3}{N}_{A}}$g/cm³，
故答案为：Fe₄N； $\frac{119\sqrt{2}}{2{a}^{3}{N}_{A}}$．

点评 本题是对物质结构的考查，涉及核外电子排布、电离能、杂化轨道、化学键、等电子体、配合物、晶胞计算等，推断元素是解题关键，需要学生具备扎实的基础，难度中等．