Question

2．如图1为元素周期表的一部分，其中编号代表对应的元素．

请回答下列问题：
（1）写出元素⑦的基态原子外围电子排布式3d⁵4S¹，元素⑧位于ds区．⑤元素原子的价层电子的电子排布图为，
（2）若元素①③⑤形成的某化合物显酸性，经测定这三种元素的质量比为1：6：16，该化合物对氢气的相对密度为23，则其中所有杂化原子的杂化方式分别为SP²和SP³．
（3）元素③④⑤⑥的第一电离能由大到小的顺序是F＞N＞O＞C（用元素符号表示）．请写出由④和⑤两种元素形成的与N₃ˉ互为等电子体的分子的化学式N₂O，（写出一种即可）其VSEPR构型为直线形．
（4）ZnS的晶胞结构如图2所示，在ZnS晶胞中，S^2-的配位数为4．
（5铜能与类卤素（SCN）₂分子（与氯气分子性质相似）反应生成Cu（SCN）₂，1mol（SCN）₂分子中含有共价键的数目为9N_A．铜与金形成的金属互化物结构如图3，其晶胞边长为a nm，该金属互化物的密度为$\frac{389}{{N}_{A}•{a}^{3}×1{0}^{-21}}$g•cm^-3（用含“a、N_A 的代数式表示）g•cm^-3．

Answer 1

分析 根据元素在周期表中的位置知，①②③④⑤⑥⑦⑧分别是H、Be、C、N、O、F、Cr、Cu元素．
（1）元素⑦的基态原子外围电子为3d、4s电子，根据构造原理书写其外围电子排布式，根据最后填入电子名称确定区域名称，⑤是O元素，其2S、2P电子为其原子价电子；
（2）若元素①③⑤形成的某化合物显酸性，经测定这三种元素的质量比为1：6：16，则这三种元素的原子个数之比=$\frac{1}{1}$：$\frac{6}{12}$：$\frac{16}{16}$=2：1：2，该化合物对氢气的相对密度为23，则该化合物的相对分子质量为46，所以分子式为CH₂O₂，为HCOOH，根据价层电子对互斥理论确定原子杂化类型；
（3）同一周期元素中，元素的第一电离能随着原子序数的增大而呈增大趋势，但第VA族元素第一电离能大于相邻元素；
由④和⑤两种元素形成的与N₃ˉ互为等电子体的分子是N₂O，根据价层电子对互斥理论确定其VSEPR构型；
（4）根据晶胞的结构图可求S^2-的配位数；
（5）根据（SCN）₂分子的结构N≡C-S-S-C≡N解答，根据均摊法计算出晶胞中Cu、Au原子数，根据$\frac{m}{V}$计算密度．

解答 解：根据元素在周期表中的位置知，①②③④⑤⑥⑦⑧分别是H、Be、C、N、O、F、Cr、Cu元素．
（1）元素⑦的基态原子外围电子为3d、4s电子，根据构造原理书知其外围电子排布式为3d⁵4s¹，该元素位于ds区，⑤是O元素，其2S、2P电子为其原子价电子，则⑤元素原子的价层电子的轨道表示式为，
故答案为：3d⁵4s¹；ds；；
（2）若元素①③⑤形成的某化合物显酸性，经测定这三种元素的质量比为1：6：16，则这三种元素的原子个数之比=$\frac{1}{1}$：$\frac{6}{12}$：$\frac{16}{16}$=2：1：2，该化合物对氢气的相对密度为23，则该化合物的相对分子质量为46，所以分子式为CH₂O₂，为HCOOH，C原子和羰基上O原子都含有3个σ键，所以为sp²杂化，羟基上O原子含有2个σ键和2个孤电子对，所以为sp³杂化，
故答案为：sp²；sp³；
（3）同一周期元素中，元素的第一电离能随着原子序数的增大而呈增大趋势，但第VA族元素第一电离能大于相邻元素，所以③④⑤⑥的第一电离能由大到小的顺序为F＞N＞O＞C，由④和⑤两种元素形成的与N₃ˉ互为等电子体的分子是N₂O，该分子中价层电子对个数=2+$\frac{1}{2}$×（6-2×3）=2，所以为直线形分子，
故答案为：F＞N＞O＞C；N₂O；直线形；
（4）根据图1，距离S^2-最近的锌离子有4个，即S^2-的配位数为4，
故答案为：4；
（5）（SCN）₂分子的结构N≡C-S-S-C≡N，1mol（SCN）₂分子中含有共价键的数目为为9N_A，Cu原子位于晶胞面心，数目为6×$\frac{1}{2}$=3，Au原子为晶胞顶点，数目为8×$\frac{1}{8}$=1，晶胞体积V=（a×10^-7）3，密度$\frac{m}{V}$=$\frac{64×3+197}{\frac{{N}_{A}}{{a}^{3}×1{0}^{-21}}}$=$\frac{389}{{N}_{A}•{a}^{3}×1{0}^{-21}}$g•cm^-3，
故答案为：9N_A；$\frac{389}{{N}_{A}•{a}^{3}×1{0}^{-21}}$g•cm^-3．

点评 本题考查了元素周期表和元素周期律的综合应用，涉及原子杂化方式的判断、微粒空间构型的判断、晶体的密度求算等知识点，根据价层电子对互斥理论、原子结构等知识点来分析解答，注意第一电离能规律中的异常现象，为易错点，掌握根据均摊法计算晶胞原子个数的高频考题技巧，题目难度中等．