Question

10．已知A、B、C、D四种短周期元素，它们的核电荷数依次增大．A、C原子的L能层中都有两个未成对的电子，C、D同主族．E、F都是第四周期元素，E原子核外有4个未成对电子，F原子除最外能层只有1个电子外，其余各能层均为全充满．根据以上信息填空：
（1）基态E原子中，电子占据的最高能层符号为N，该能层具有的原子轨道数为16．
（2）E³⁺离子的价层电子排布式为3d⁵．
（3）DCl₂中D原子采取的轨道杂化方式为sp³，C元素的气态氢化物的VSEPR模型名称为四面体．
（4）写出一个与DAB^-离子互为等电子体的合理分子式：．
（5）已知F的晶体结构为面心立方，F的原子直径d=0.256nm，求1cm³ F中，含有F原子的个数约为8.44×10²²个．（保留3位有效数字）．

Answer 1

分析 A、B、C、D四种短周期元素，它们的核电荷数依次增大，A原子、C原子的L能层中都有两个未成对的电子，则A原子核外电子排布为1s²2s²2p²，C原子核外电子排布为1s²2s²2p⁴，故A为碳元素、C为氧元素；B原子序数介于C、O之间，则B为氮元素；C、D同主族，则D为S元素；E、F都是第四周期元素，E原子核外有4个未成对电子，原子核外电子排布为1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁶4s²，则E为Fe；F原子除最外能层只有1个电子外，其余各能层均为全充满，F原子核外电子数=2+8+18+1=29，则F为Cu元素，据此解答．

解答 解：A、B、C、D四种短周期元素，它们的核电荷数依次增大，A原子、C原子的L能层中都有两个未成对的电子，则A原子核外电子排布为1s²2s²2p²，C原子核外电子排布为1s²2s²2p⁴，故A为碳元素、C为氧元素；B原子序数介于C、O之间，则B为氮元素；C、D同主族，则D为S元素；E、F都是第四周期元素，E原子核外有4个未成对电子，原子核外电子排布为1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁶4s²，则E为Fe；F原子除最外能层只有1个电子外，其余各能层均为全充满，F原子核外电子数=2+8+18+1=29，则F为Cu元素，
（1）E为Fe，原子核外电子排布为1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁶4s²，电子占据的最高能层为第4能层，符号N，该能层有1个s轨道、3个p轨道、5个d轨道、7个f轨道，共有16 个原子轨道，故答案为：N；16；
（2）Fe³⁺离子的价层电子排布式为3d⁵，故答案为：3d⁵；
（3）SCl₂中S原子价层电子对数为2+$\frac{6-1×2}{2}$=4，S原子采取sp³杂化方式，C的气态氢化物为H₂O，2+$\frac{6-1×2}{2}$=4，VSEPR模型名称为四面体，故答案为：sp³；四面体；
（4）化合物CO₂、N₂O和阴离子SCN^-互为等电子体，CO₂的电子式为，故答案为：；
（5）Cu的晶体结构为面心立方，晶胞中Cu原子数目为8×$\frac{1}{8}$+6×$\frac{1}{2}$=4，Cu原子直径d=0.256nm，则晶胞体积为（$\sqrt{2}$×2.56×10^-8cm）³，则1cm³ Cu中含有Cu原子数目为：[1cm³÷（$\sqrt{2}$×2.56×10^-8cm）³]×4=8.44×10²²，
故答案为：8.44×10²²．

点评 本题是对考查物质结构的考查，涉及核外电子排布、杂化理论、等电子体、配合物、晶胞计算等，需要学生具备扎实的基础，（5）中计算为易错点、难点，需要学生具备一定的空间想象与数学计算能力，难度中等．