Question

19．前四周期元素A、B、C、D、E、F，原子序数依次递增．已知：A、B、D、C的价电子数依次增多，其中C元素的原子半径最小；A有两个单电子，E的未成对电子数是前四周期中最多的，且其外围电子数与D相同，F的最外层电子数为2，内层全部排满．
请用对应的元素符号回答下面的问题：
（1）写出E的价电子排布式：3d⁵4s¹．
（2）在A形成的化合物中，A采取sp²杂化，且分子量最小的化合物为（写化学式）C₂H₄，键角约为120°．
（3）下列物质的性质与氢键有关的是A
A．可燃冰的形成            B．A的氢化物的沸点  C．B的氢化物的热稳定性
（4）E³⁺可以与AB^-形成配离子，其中E³⁺以d²sp³方式杂化，杂化轨道全部用来与AB^-形成配位键，则E³⁺的配位数为6，1mol该配离子中含有12molσ 键．
（5）在C和D形成的化合物中，中心原子没有孤电子对的分子的空间构型为正八面体．
（6）根据图片1、2说明为什么同周期过渡金属第一电离能变化没有主族元素变化明显同周期过渡金属从左到右原子半径变化缓慢，原子核对外层电子的吸引力变化不大，所以第一电离能没有主族元素变化明显．
（7）F与D形成的化合物晶胞如图3，F的配位数为4，晶体密度为ag/cm³，N_A为阿伏伽德罗常数，
则晶胞边长为$\root{3}{\frac{388}{a•{N}_{A}}}$×10¹⁰pm．

Answer 1

分析 前四周期元素A、B、C、D、E、F，原子序数依次递增．E的未成对电子数是前四周期中最多的，外围电子排布式为3d⁵4s¹，则E为Cr；F的最外层电子数为2，内层全部排满，原子序数大于Cr，处于第四周期，与核外电子数为2+8+18+2=30，故F为Zn；E外围电子数与D相同，则D处于VIA族，A、B、D、C的价电子数依次增多，则C处于ⅦA族，且C元素的原子半径最小，而C的原子序数小于D，可推知C为F元素、D为S元素；A有两个单电子，原子序数小于氟，核外电子排布为1s²2s²2p²或1s²2s²2p⁴，由原子序数可知A与氟不相邻，故A为C元素，则B为N元素．

解答 解：前四周期元素A、B、C、D、E、F，原子序数依次递增．E的未成对电子数是前四周期中最多的，外围电子排布式为3d⁵4s¹，则E为Cr；F的最外层电子数为2，内层全部排满，原子序数大于Cr，处于第四周期，与核外电子数为2+8+18+2=30，故F为Zn；E外围电子数与D相同，则D处于VIA族，A、B、D、C的价电子数依次增多，则C处于ⅦA族，且C元素的原子半径最小，而C的原子序数小于D，可推知C为F元素、D为S元素；A有两个单电子，原子序数小于氟，核外电子排布为1s²2s²2p²或1s²2s²2p⁴，由原子序数可知A与氟不相邻，故A为C元素，则B为N元素．
（1）E的未成对电子数是前四周期中最多的，价电子排布式为3d⁵4s¹，
故答案为：3d⁵4s¹；
（2）在碳形成的化合物中，碳原子采取sp²杂化，且分子量最小的化合物为为C₂H₄，键角约为120°，
故答案为：C₂H₄；120°；
（3）A．冰中每个水分子与周围4个水分子形成氢键，形成空隙的笼状结构，容纳甲烷分子，可燃冰的形成与氢键有关，故A正确；
B．碳的电负性较小，其氢化物中不能形成氢键，氢化物沸点与氢键无关，故B错误；
C．氮元素的氢化物的热稳定性与元素非金属性有关，与氢键无关，故C错误，
故选：A；
（4）Cr³⁺可以与CN^-形成配离子，其中Cr³⁺以d²sp³方式杂化，杂化轨道全部用来与CN^-形成配位键，即形成6个配位键，则Cr³⁺的配位数为6，形成配离子为[Cr（CN）₆]^3-，配位键属于σ 键，CN^-中含有1个σ 键，故1mol该配离子中含有12molσ 键，
故答案为：6；12；
（5）在F和S形成的化合物中，中心原子没有孤电子对的分子为SF₆，价层电子对数为6，空间构型为 正八面体，
故答案为：正八面体；
（6）同周期过渡金属从左到右原子半径变化缓慢，原子核对外层电子的吸引力变化不大，所以第一电离能没有主族元素变化明显，
故答案为：同周期过渡金属从左到右原子半径变化缓慢，原子核对外层电子的吸引力变化不大，所以第一电离能没有主族元素变化明显；
（7）F为Zn，D为S，二者形成化合物为ZnS，Zn、S的配位数相等，图中黑色球配位数为4，故Zn的配位数为4，晶胞中黑色球数目为4，则晶胞中Zn、S原子数目均为4，晶胞质量为4×$\frac{65+32}{{N}_{A}}$g，晶体密度为ag/cm³，则晶胞边长为$\root{3}{\frac{4×\frac{65+32}{{N}_{A}}g}{ag/c{m}^{3}}}$=$\root{3}{\frac{388}{a•{N}_{A}}}$cm，即晶胞边长为$\root{3}{\frac{388}{a•{N}_{A}}}$×10¹⁰pm，
故答案为：4；$\root{3}{\frac{388}{a•{N}_{A}}}$×10¹⁰．

点评 本题是对物质结构与性质的考查，涉及核外电子排布、分子结构、氢键、配合物、晶胞计算等，推断元素是解题关键，需要学生具备扎实的基础与灵活运用的能力．