Question

14．A、B、D、E、F是原子序数依次增大的五种前四周期元素，相关信息如下：

A	原子半径最小的元素
B	原子核外电子有6种不同的运动状态
E	原子L电子层上有两个未成对电子
F	原子最外层有2个电子，次外层电子数为D原子最外层电子数的2倍

（1）D元素是氮（填元素名称）；D、E两元素第一电离能较大的是N（填元素符号）；原因是氮元素原子2p轨道为半满稳定状态，能量较低，第一电离能大于元素的．
（2）B、D元素分别与A元素形成的最简单分子的VSERP模型分别为四面体形、四面体形（用文字描述），两者沸点较高的是NH₃（填化学式），原因是氨气分子之间形成氢键，而甲烷分子之间不能形成氢键．
（3）F元素基态原子价电子排布图为，能量最高的电子占据的能级符号为3d，该能级所在能层具有的原子轨道数为9．
（4）D、F形成的一种晶体，晶胞如图所示，该晶体化学式为TiN．已知晶体的密度为ρ g•cm^-3，阿伏伽德罗常数为N_A，则晶胞边长为$\root{3}{\frac{248}{ρ{N}_{A}}}$×10¹⁰pm．

Answer 1

分析 A、B、D、E、F是原子序数依次增大的五种前四周期元素，A是原子半径最小的元素，则A为H元素；B元素原子核外电子有6种不同的运动状态，则B为碳元素；E元素原子L电子层上有两个未成对电子，原子序数大于碳，故原子核外电子排布式为1s²2s²2p⁴，则E为O元素；D的原子序数介于碳、氧之间，故D为N元素；F元素原子最外层有2个电子，次外层电子数为氮原子最外层电子数的2倍，次外层电子数为10，只能处于第四周期，核外电子数为2+8+10+2=22，故F为Ti．

解答 解：A、B、D、E、F是原子序数依次增大的五种前四周期元素，A是原子半径最小的元素，则A为H元素；B元素原子核外电子有6种不同的运动状态，则B为碳元素；E元素原子L电子层上有两个未成对电子，原子序数大于碳，故原子核外电子排布式为1s²2s²2p⁴，则E为O元素；D的原子序数介于碳、氧之间，故D为N元素；F元素原子最外层有2个电子，次外层电子数为氮原子最外层电子数的2倍，次外层电子数为10，只能处于第四周期，核外电子数为2+8+10+2=22，故F为Ti．
（1）由上述分析可知，D元素是氮，氮元素原子2p轨道为半满稳定状态，能量较低，第一电离能大于元素的，
故答案为：氮；N；氮元素原子2p轨道为半满稳定状态，能量较低，第一电离能大于元素的；
（2）B、D元素分别与A元素形成的最简单分子分别为CH₄、NH₃，分子中碳原子、氮原子价层电子对数均为4，故它们的VSERP模型分别为四面体形、四面体形，由于氨气分子之间形成氢键，而甲烷分子之间不能形成氢键，故氨气的沸点较高，
故答案为：四面体形；四面体形；NH₃；氨气分子之间形成氢键，而甲烷分子之间不能形成氢键；
（3）F为Ti元素，价电子排布式为3d²4s²，基态原子价电子排布图为，能量最高的电子占据的能级符号为3d，该能级所在能层为M能层，有3s、3p、3d，分别含有原子轨道数目为1、3、5，具有的原子轨道数为9，
故答案为：；3d；9；
（4）Ti原子处于晶胞内部，晶胞中Ti原子数目为4，N原子处于晶胞顶点与面心，晶胞中N原子数目为8×$\frac{1}{8}$+6×$\frac{1}{2}$=4，故该晶体化学式为TiN，晶胞质量为4×$\frac{48+14}{{N}_{A}}$g，晶体的密度为ρ g•cm^-3，则晶胞边长为$\root{3}{\frac{4×\frac{48+14}{{N}_{A}}g}{ρg•c{m}^{-3}}}$=$\root{3}{\frac{248}{ρ{N}_{A}}}$cm=$\root{3}{\frac{248}{ρ{N}_{A}}}$×10¹⁰ pm，
故答案为：TiN；$\root{3}{\frac{248}{ρ{N}_{A}}}$×10¹⁰．

点评 本题是对物质结构与性质的考查，涉及核外电子排布式、电离能、价层电子对互斥理论、氢键、晶胞计算等，注意同周期主族元素中第一电离能异常情况，注意氢键对物质性质的影响．