Question

6．A、B、C、D、E、F、G为前四周期元素．A、B最外层电子排布可表示为as^a、bs^bbp^b（a≠b）；C元素对应单质是空气中含量最多的物质；D的最外层电子数是内层电子数的3倍；E与D同主族，且位于D的下一周期；F与E同周期，且是本周期中电负性最大的元素：基态G原子核外电子填充在7个能级中，且价层电子均为单电子．
（1）元素B、C、D的第一电离能由大到小的顺序为N＞O＞C    （用元素符号表示）．
（2）ED₃分子的空间构型为平面三角形，中心原子的杂化方式为sp²．
（3）四种分子①BA₄②ED₃③A₂D④CA₃键角由大到小排列的顺序是②＞①＞④＞③（填序号）．
（4）CA₃分子可以与A⁺离子结合成CA₄⁺离子，这个过程中发生改变的是ac（填序号）．
a．微粒的空间构型    b．C原子的杂化类型
c．A-C-A的键角    d．微粒的电子数
（5）EBC^-的等电子体中属于分子的有CS₂或CO₂（填化学式），EBC^-的电子式为．
（6）G的价层电子排布式为3d⁵4s¹，化合物[G（CA₃）₆]F₃的中心离子的配位数为6．
（7）B的某种单质的片层与层状结构如图1所示，其中层间距离为hcm．图2为从层状结构中取出的晶胞．试回答：
①在B的该种单质的片层结构中，B原子数、B-B键数、六元环数之比为2：3：1．
②若B的该种单质中B-B键长为a cm，则B的该种单质的密度为$\frac{16\sqrt{3}}{3h{a}^{2}{N}_{A}}$g•cm^-3．

Answer 1

分析 A、B、C、D、E、F、G为前四周期元素．A、B最外层电子排布可表示为as^a、bs^bbp^b（a≠b），B的最外层电子排布bs^bbp^b中p轨道有电子，则s轨道一定排满，即b=2，所以B的最外层电子排布2s²2p²，则B为C元素；s轨道最多排两个电子，已知a≠b，则a=1，所以A的最外层电子排布为1s¹，即A为H元素；C元素对应单质是空气中含量最多的物质，则C为N元素；D的最外层电子数是内层电子数的3倍，最外层电子数不超过8，原子只能有2个电子层，最外层电子数为6，故D为O元素；E与D同主族，且位于D的下一周期，则E为S元素；F与E同周期，且是本周期中电负性最大的元素，则F位于第三周期第VIIA族，F为Cl元素；基态G原子核外电子填充在7个能级，且价层电子均为单电子，原子核外电子排布式为1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁵4s¹，则G为Cr元素．
（1）同周期随原子序数增大，元素第一电离能呈增大趋势，电子排布为全满或半满状态时，原子较稳定，元素的第一电离能较大；
（2）SO₃分子中S的孤电子对数=$\frac{1}{2}$×（6-2×3）=0，价层电子对数为3+0=3，S原子杂化轨道数目为3；
（3）孤对电子之间排斥作用大于孤对电子与成键电子层之间的排斥作用，孤对电子与成键电子的排斥力比成键电子之间排斥力大，结合微粒空间构型判断；
（4）NH₃分子为三角锥形，键角为107°，NH₄⁺离子为正四面体，键角为109°28′，N原子价层电子对数均为4；
（5）原子总数、价电子总数相同的微粒互为等电子体，与SCN^-互为等电子体的分子为CO₂等，等电子体微粒的结构相似，SCN^-中各原子的连接顺序为S-C-N，S与C形成一对共用电子对，C与N形成三对共用电子对，SCN^-得到的一个电子给了S；
（6）Cr的电子排布式为电子排布式为1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁵4s¹，化合物[Cr（NH₃）₆]Cl₃的中心离子的配位数为6；
（7）①每个碳原子为3个六元环共用，每个碳碳键为2个六元环共用，利用均摊法计算；
②根据均摊法计算晶胞中C原子数目，C-C键长为b pm，则上、下底面为菱形，上底面棱长为a cm×$\frac{\sqrt{3}}{2}$×2=$\sqrt{3}$a cm，石墨的层间距为h cm，则晶胞高为2h cm，计算晶胞质量，根据ρ=$\frac{m}{V}$计算晶胞密度．

解答 解：A、B、C、D、E、F、G为前四周期元素．A、B最外层电子排布可表示为as^a、bs^bbp^b（a≠b），B的最外层电子排布bs^bbp^b中p轨道有电子，则s轨道一定排满，即b=2，所以B的最外层电子排布2s²2p²，则B为C元素；s轨道最多排两个电子，已知a≠b，则a=1，所以A的最外层电子排布为1s¹，即A为H元素；C元素对应单质是空气中含量最多的物质，则C为N元素；D的最外层电子数是内层电子数的3倍，最外层电子数不超过8，原子只能有2个电子层，最外层电子数为6，故D为O元素；E与D同主族，且位于D的下一周期，则E为S元素；F与E同周期，且是本周期中电负性最大的元素，则F位于第三周期第VIIA族，F为Cl元素；基态G原子核外电子填充在7个能级，且价层电子均为单电子，原子核外电子排布式为1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁵4s¹，则G为Cr元素．
（1）同周期随原子序数增大，元素第一电离能呈增大趋势，N元素原子2p能级为半满状态时，原子较稳定，元素的第一电离能大于同周期相邻元素的，所以元素C、N、O的第一电离能由大到小的顺序为N＞O＞C；
故答案为：N＞O＞C；
（2）SO₃分子中S的孤电子对数=$\frac{1}{2}$×（6-2×3）=0，价层电子对数为3+0=3，则空间构型为平面三角形，的空间构型为平面三角形，中心原子的杂化方式为sp²；
故答案为：平面三角形；sp²；
（3）①CH₄为正四面体，②SO₃为平面正三角形，键角为120°，③H₂O为V形，④NH₃为三角锥形，水分子中含有2对孤对电子，氨气电子中含有1对孤对电子，孤对电子之间排斥作用大于孤对电子与成键电子层之间的排斥作用，所以键角由大到小排列的顺序是②＞①＞④＞③；
故答案为：②＞①＞④＞③；
（4）NH₃分子为三角锥形，键角为107°，NH₄⁺离子为正四面体，键角为109°28′，N原子价层电子对数均为4，均为sp³杂化，核外电子数均为10，则这个过程中发生改变的是微粒的空间构型和A-C-A的键角；
故答案为：ac；
（5）原子总数、价电子总数相同的微粒互为等电子体，与SCN^-互为等电子体的分子为CS₂或CO₂，SCN^-中各原子的连接顺序为S-C-N，S与C形成一对共用电子对，C与N形成三对共用电子对，SCN^-得到的一个电子给了S，故SCN^-的电子式；
故答案为：CS₂或CO₂；；
（6）Cr的电子排布式为电子排布式为1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁵4s¹，其价层电子排布式为3d⁵4s¹；化合物[Cr（NH₃）₆]Cl₃的中心离子的配位数为6；
故答案为：3d⁵4s¹；6；
（7）①每个六元环含有C原子个数是6×$\frac{1}{3}$=2，每个C-C被两个环共用，则每个环中含有C-C键数目为6×$\frac{1}{2}$=3，所以C原子数、C-C键数、六元环数之比为2：3：1；
故答案为：2：3：1；
②根据均摊法，晶胞中C原子数目=1+8×$\frac{1}{8}$+4×$\frac{1}{4}$+2×$\frac{1}{2}$=4，晶胞质量为$\frac{4×12}{{N}_{A}}$g，C-C键长为a cm，则上、下底面为菱形，上底面棱长为a cm×$\frac{\sqrt{3}}{2}$×2=$\sqrt{3}$a cm，石墨的层间距为h cm，则晶胞高为2h cm，则晶胞密度为$\frac{4×12}{{N}_{A}}$g÷{[2×$\frac{1}{2}$×$\sqrt{3}$a×$\sqrt{3}$a×sin60°cm]×2h cm}=$\frac{16\sqrt{3}}{3h{a}^{2}{N}_{A}}$ g．cm^-3，
故答案为：$\frac{16\sqrt{3}}{3h{a}^{2}{N}_{A}}$．

点评 本题是对物质结构与性质的考查，涉及核外电子排布、电离能、空间构型与杂化方式判断、价层电子对互斥理论、等电子体、配合物、晶胞计算等，注意对基础知识的理解掌握，（7）为易错点、难点，需要学生具备一定的空间想象与数学计算能力，难度较大．