Question

12．短周期元素甲～戊的原子序数依次增大，结合表中信息，回答有关问题．

	甲	乙	丙	丁	戊
主要化合价	+1、-1	+4、-4
性质或结构信息	同位素有3种	同素异形体有多种	2s22p4	五种原子中原子半径最大，未成对电子数为0	有两种常见氧化物，其中一种是大气污染物

（1）基态乙原子，最外层有2个未成对电子，电子云形状有2种．
（2）丁元素与其同周期相邻两种元素原子的第一电离能由大到小的顺序为Mg＞Al＞Na（用元素符号表示），试解释原因Mg电子排布3s全满结构，第一电离能异常增大．
（3）由甲乙丙、甲丙戊组成的两种离子的钠盐可以反应，离子方程式是HCO₃^-+HSO₃^-=H₂O+CO₂↑+SO₃^2-；HCO₃^-+H⁺=H₂O+CO₂↑．
（4）乙、戊在最高价酸根中的杂化类型分别是sp²、sp³．
（5）单质铜晶体的堆积方式如图所示，设晶胞边长为a cm，阿伏伽德罗常数用N_A表示，则晶胞中原子的配位数为12，晶体的密度为$\frac{256}{{a}^{3}{N}_{A}}$g•cm^-3（要求写表达式，可以不简化）．

Answer 1

分析 主族元素中，元素最高化合价与其族序数相同，其最低化合价=族序数-8，根据表中数据知，甲为H元素、乙为C元素、丙为O元素、丁为Mg元素、戊为S元素，
（1）乙为C元素，其最外层有4个电子，但未成对电子数是2，一种能级有一种电子云形状；
（2）同一周期元素，元素第一电离能随着原子序数增大而呈增大趋势，原子核外轨道中电子处于全满、全空、半满时原子较稳定；
（3）甲乙丙、甲丙戊组成的两种离子的钠盐分别是碳酸氢钠、硫酸氢钠，碳酸氢根离子和亚硫酸氢根离子能发生复分解反应，碳酸氢根离子和氢离子反应生成二氧化碳和水；
（4）乙、戊的最高价酸根离子分别是碳酸、硫酸，根据价层电子对互斥理论判断中心原子杂化方式；
（5）铜为面心立方晶胞，铜原子配位数=3×8÷2；该晶胞中Cu原子个数=8×$\frac{1}{8}$+6×$\frac{1}{2}$=4，其密度=$\frac{\frac{M}{{N}_{A}}×4}{V}$．

解答 解：主族元素中，元素最高化合价与其族序数相同，其最低化合价=族序数-8，根据表中数据知，甲为H元素、乙为C元素、丙为O元素、丁为Mg元素、戊为S元素，
（1）乙为C元素，其最外层有4个电子，但未成对电子数是2，一种能级有一种电子云形状，所以该原子电子云形状有2种，故答案为：2；2；
（2）同一周期元素，元素第一电离能随着原子序数增大而呈增大趋势，原子核外轨道中电子处于全满、全空、半满时原子较稳定，Mg电子排布3s全满结构，第一电离能异常增大，所以其第一电离能大小顺序是Mg＞Al＞Na，故答案为：Mg＞Al＞Na；Mg电子排布3s全满结构，第一电离能异常增大；
（3）甲乙丙、甲丙戊组成的两种离子的钠盐分别是碳酸氢钠、硫酸氢钠，碳酸氢根离子和亚硫酸氢根离子能发生复分解反应，碳酸氢根离子和氢离子反应生成二氧化碳和水，离子方程式分别为HCO₃^-+HSO₃^-=H₂O+CO₂↑+SO₃^2-、HCO₃^-+H⁺=H₂O+CO₂↑，
故答案为：HCO₃^-+HSO₃^-=H₂O+CO₂↑+SO₃^2-；HCO₃^-+H⁺=H₂O+CO₂↑；
（4）乙、戊的最高价酸根离子分别是碳酸、硫酸，碳酸根离子中C原子价层电子对个数是3且不含孤电子对，硫酸根离子中S原子价层电子对个数是4且不含孤电子对，根据价层电子对互斥理论判断中心原子杂化方式分别为sp²、sp³，故答案为：sp²、sp³；
（5）铜为面心立方晶胞，铜原子配位数=3×8÷2=12；该晶胞中Cu原子个数=8×$\frac{1}{8}$+6×$\frac{1}{2}$=4，其密度=$\frac{\frac{M}{{N}_{A}}×4}{V}$=$\frac{\frac{64}{{N}_{A}}×4}{{a}^{3}}$g•cm^-3=$\frac{256}{{a}^{3}{N}_{A}}$g•cm^-3，
故答案为：12；$\frac{256}{{a}^{3}{N}_{A}}$．

点评 本题考查物质结构和性质，为高频考点，涉及晶胞计算、原子杂化方式判断、元素周期律等知识点，侧重考查学生分析计算及空间想象能力，难点是晶胞计算．