题目内容

10.A、B、C、D、E五种元素是周期表中前四周期的元素.只有A、B、C为金属且同周期,原子序数A<B<C.A、C核外均没有未成对电子;B原子核外有二个未成对电子和三个空轨道.D原子最外层电子数是其周期序数的三倍.E能与D形成化合物ED2,可用于自来水的消毒.
(1)B的基态原子的价层电子排布式为3d24s2;D和E的电负性大小关系为O>Cl.(用元素符号表示)
(2)化合物E2D分子的空间构型为V形,中心原子采用sp3 杂化.E与D还可形成三角锥结构的阴离子,该离子的化学式为ClO3-,任意写出一种它的等电子体的化学式为SO32-.
(3)B与E能形成一种化合物BE4,其熔点:-25℃,沸点:l36.4℃.则该化合物属于分子晶体,晶体内含有的作用力类型有分子间作用力和化学键.
(4)A、B、D三种元素形成的某晶体的晶胞结构如图,则晶体的化学式为CaTiO3.若最近的B与D的原子距离为acm,该物质的摩尔质量为M g/mol,阿伏加德罗常数的数值为NA,则该晶体的密度为$\frac{\sqrt{2}M}{4{a}^{3}{N}_{A}}$g/cm3.

分析 A、B、C为金属且同周期,原子序数A<B<C,A、C核外均没有未成对电子,据此判断A、B、C不能为前三周期元素,因为第一周期只有两种元素,第二周期只有2种金属元素,第三周期中Na与Al均存在未成对电子,故A、B、C为第四周期元素,B原子核外有二个未成对电子和三个空轨道,核外电子排布为1s22s22p63s23p63d24s2,故B为22号元素:钛;
A、C核外均没有未成对电子,原子序数A<B<C,故A为钙元素,C为锌元素;
E能与D形成化合物ED2,可用于自来水的消毒,且ED均为非金属元素,故E为氯元素,D为氧元素;
(1)由构造原理书写原子核外价层电子排布式;元素的非金属性越强,其电负性越大;
(2)依据价层电子互斥理论计算判断即可;原子个数相等、价电子数相等的微粒互为等电子体;
(3)分子晶体熔沸点较低,分子晶体中存在化学键和分子间作用力;
(4)该晶胞中B原子个数=8×$\frac{1}{8}$=1,D原子个数=6×$\frac{1}{2}$=3,A原子个数是1,据此确定化学式;最近的B与D的原子距离为acm,则晶胞棱长=$\sqrt{\frac{(2a)^{2}}{2}}$cm=$\sqrt{2}$acm,晶胞体积=($\sqrt{2}$acm)3=2$\sqrt{2}$a3cm3,晶胞密度=$\frac{m}{V}$.

解答 A、B、C为金属且同周期,原子序数A<B<C,A、C核外均没有未成对电子,据此判断A、B、C不能为前三周期元素,因为第一周期只有两种元素,第二周期只有2种金属元素,第三周期中Na与Al均存在未成对电子,故A、B、C为第四周期元素,B原子核外有二个未成对电子和三个空轨道,核外电子排布为1s22s22p63s23p63d24s2,故B为22号元素:钛;
A、C核外均没有未成对电子,原子序数A<B<C,故A为钙元素,C为锌元素;
E能与D形成化合物ED2,可用于自来水的消毒,且ED均为非金属元素,故E为氯元素,D为氧元素;
(1)由构造原理书写原子核外电子排布式,B原子核外有22个电子,其原子核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d24s2,价层电子排布式为3d24s2,元素的非金属性越强,其电负性越大,则电负性O>Cl;
故答案为:3d24s2; O>Cl;
(2)化合物E2D为Cl2O,Cl2O分子中中心原子Cl的价电子对数为 $\frac{7+1}{2}$=4,中心原子有2对孤电子对,2对σ键,根据价层电子对互斥理论,空间构型为V型,依据sp3杂化,Cl与O形成三角锥结构的阴离子为:ClO3-,它的等电子体的化学式为:SO32-,故答案为:V形;sp3;ClO3-;SO32-;
(3)由题意得出:Ti与Cl形成的化合物为TiCl4,熔点低,沸点低,故该化合物应属于分子晶体,晶体内存在Ti-Cl共价键,分子晶体中存在分子间作用力,
故答案为:分子;分子键作用力、共价键;
(4)该晶胞中B原子个数=8×$\frac{1}{8}$=1,D原子个数=6×$\frac{1}{2}$=3,A原子个数是1,据此确定化学式为CaTiO3;最近的B与D的原子距离为acm,则晶胞棱长=$\sqrt{\frac{(2a)^{2}}{2}}$cm=$\sqrt{2}$acm,晶胞体积=($\sqrt{2}$acm)3=2$\sqrt{2}$a3cm3,晶胞密度=$\frac{m}{V}$=$\frac{\frac{M}{{N}_{A}}}{2\sqrt{2}{a}^{3}}$g/cm3=$\frac{\sqrt{2}M}{4{a}^{3}{N}_{A}}$g/cm3,
故答案为:CaTiO3;$\frac{\sqrt{2}M}{4{a}^{3}{N}_{A}}$.

点评 本题考查位置结构性质相互关系及应用,涉及晶胞计算、等电子体、电负性、原子核外电子排布等知识点,综合性较强,难点是晶胞计算,题目难度中等.

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