题目内容

18．已知A、B、C、D、E、F为 元素周期表前四周期原子序数依次增大的六种元素，其中A的一种同位素原子中无中子，B的一种核素在考古时常用来鉴定一些文物的年代，D与E同主族，且E的原子序数是D的2倍，F元素在地壳中的含量位于金属元素的第二位．试回答下列问题：
（1）F元素价层电子排布式为3d64s4．
（2）关于B2A2的下列说法中正确的是②④．
①B2A2中的所有原子都满足8电子稳定结构
②B2A2是由极性键和非极性键形成的非极性分子
③每个B2A2分子中σ键和π键数目比为1：1
④B2A2分子中的A-B键属于s-spσ键
（3）B、C、D三种元素第一电离能按由大到小的顺序排列为N＞O＞C（用元素符号表示）．B、C、D三种元素中与BD2互为等电子体的分子式为N2O．（用元素符号表示）
（4）A2E分子中心原子的杂化类型为sp3．比较A2D与A2E分子的沸点，其中沸点较高的原因为H2O分子之间存在氢键．元素D可形成两种同素异形体，其中在水中溶解度更大的是O3（填分子式）．
（5）F单质的晶体在不同温度下有两种堆积方式，信息如下：
 序号 堆积方式 晶胞棱长（cm）
Ⅰ 面心立方 a
Ⅱ 体心立方 b
则方式Ⅰ与方式Ⅱ中F原子配位数之比为3：2，晶体密度之比为2b3：a3．

分析 A、B、C、D、E、F为元素周期表前四周期原子序数依次增大的六种元素，其中A的一种同位素原子中无中子，则A为H元素；B的一种核素在考古时常用来鉴定一些文物的年代，则B为碳元素；D与E同主族，且E的原子序数是D的2倍，则D为O元素、E为S元素；C的原子序数介于碳、氧之间，故C为N元素；F元素在地壳中的含量位于金属元素的第二位，则F为Fe．
（1）F为Fe元素，原子核外由26个电子，原子核外电子排布为1s22s22p63s23p63d64s2；
（2）①H原子不满足8电子稳定结构；
②C2H2是直线型结构，属于非金属性分子，C原子之间形成非金属性，C原子与H原子之间形成极性键；
③C2H2分子的结构式为H-C≡C-H，单键为σ键，三键含有1个σ键、2个π键；
④C2H2分子中C原子采取sp杂化；
（3）同周期随原子序数增大，第一电离能呈增大趋势，原子处于全满、半满、全空是，为稳定状态，能量较低，第一电离能较高；
原子总数相同、价电子总数相同的微粒互为等电子体；
（4）计算H2S分子中S原子价层电子对数确定S原子杂化方式；H2O分子之间存在氢键，沸点高于H2S；元素D可形成两种同素异形体有氧气、臭氧，其中在水中溶解度更大的是O3；
（5）以顶点F原子研究，与之最近的原子处于面心，每个顶点为12个面共用，故面心立方堆积中Fe原子配位数为12，体心立方堆积中Fe原子配位数为8；
计算晶胞质量，根据ρ=$\frac{m}{V}$面心立方堆积与体心立方堆积的晶体密度之比．

解答 解：A、B、C、D、E、F为元素周期表前四周期原子序数依次增大的六种元素，其中A的一种同位素原子中无中子，则A为H元素；B的一种核素在考古时常用来鉴定一些文物的年代，则B为碳元素；D与E同主族，且E的原子序数是D的2倍，则D为O元素、E为S元素；C的原子序数介于碳、氧之间，故C为N元素；F元素在地壳中的含量位于金属元素的第二位，则F为Fe．
（1）F为Fe元素，原子核外由26个电子，原子核外电子排布为1s22s22p63s23p63d64s2，价层电子排布式为3d64s4，
故答案为：3d64s4；
（2）①C2H2中H原子不满足8电子稳定结构，故错误；
②C2H2是直线型结构，属于非金属性分子，C原子之间形成非金属性，C原子与H原子之间形成极性键，故正确；
③C2H2分子的结构式为H-C≡C-H，分子中σ键和π键数目比为3：1，故错误；
④C2H2分子中C原子采取sp杂化，H-C键属于s-sp σ键，故正确，
故选：②④；
（3）同周期随原子序数增大，第一电离能呈增大趋势，但N元素原子2p能级容纳3个电子，为半满稳定状态，能量较低，第一电离能高于同周期相邻元素，故第一电离能N＞O＞C；
由C、N、O三种元素中形成的物质中与CO2互为等电子体的分子式为N2O，
故答案为：N＞O＞C；N2O；
（4）H2S分子中S原子价层电子对数为2+$\frac{6-1×2}{2}$=4，故S原子采取sp3杂化，H2O分子之间存在氢键，沸点高于H2S，元素D可形成两种同素异形体有氧气、臭氧，其中在水中溶解度更大的是O3，
故答案为：sp3；H2O分子之间存在氢键；O3；
（5）以顶点F原子研究，与之最近的原子处于面心，每个顶点为12个面共用，故面心立方堆积中Fe原子配位数为12，体心立方堆积中Fe原子配位数为8，故两种堆积中配位数之比为12：8=3：2；
面心立方晶胞中Fe原子数目为8×$\frac{1}{8}$+6×$\frac{1}{2}$=4，晶胞质量为4×$\frac{M}{{N}_{A}}$g，晶胞体积为（a cm）3，密度为：4×$\frac{M}{{N}_{A}}$g÷（a cm）3，体心立方晶胞中Fe原子数目为1+8×$\frac{1}{8}$=2，晶胞质量为2×$\frac{M}{{N}_{A}}$g，晶胞体积为（b cm）3，密度为：2×$\frac{M}{{N}_{A}}$g÷（b cm）3，故面心立方堆积与体心立方堆积的密度之比为：[4×$\frac{M}{{N}_{A}}$g÷（a cm）3]：[2×$\frac{M}{{N}_{A}}$g÷（b cm）3]=2b3：a3，
故答案为：3：2；2b3：a3．

点评 本题是对物质结构的考查，涉及核外电子排布、电离能、等电子体、化学键、杂化轨道、晶胞计算等，是对学生综合能力的考查，难度中等．

练习册系列答案
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（a）推断b点时M的组成成份（写出计算过程）．
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5．化学反应原理在生产和科研中有着重要的应用，请利用相关知识回答下列问题．
（1）一定条件下在密闭容器中加入NH4I发生反应：
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则反应a的平衡常数表达式为K=[NH3]•[HI]；达到平衡后，扩大容器体积，反应b的移动方向不移动（填正向、逆向或不移动）
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A．b点的操作是压缩注射器
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C．若不忽略体系温度变化，且没有能量损失，则b、c两点的平衡常数Kb＞Kc
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①电极a为负极，其电极反应式为2NH3-6e-+60H-=N2+6H2O．
②当有2.24LNO2（标准状况下）被处理时，转移电子为0.4mol．
③为使电池持续放电，该离子交换膜需选用阴离子交换膜．
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①写出该反应的离子方程式2Co2++N2H4+4OH-=2Co↓+N2↑+4H2O．
②在纳米钴的催化作用下，肼（N2H4）可分解生成两种气体，其中一种气体能使湿润的红色石蕊试纸变蓝．若反应在不同温度下达到平衡时，混合气体中各组分的体积分数如图3所示，为抑制肼的分解，可采取的合理措施有降低反应温度 （任写一种）．
6．铬元素及其化合物在生产、生活中具有广泛的用途．
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（3）工业上净化处理铬污染的可用电解法．将含K2Cr2O7酸性废水放入电解槽内，加入适量的NaCl，以Fe作阳极和石墨作阴极进行电解．经过一段时间后，溶液中Cr和Fe转化为Cr（OH）3和Fe（OH）3沉淀除去．
①写出阴极的电极反应式：2H++2e-=H2↑．
②溶液中Fe、Cr元素最终转化为Fe（OH）3和Cr（OH）3沉淀除去，原理为阳极Fe-2e-=Fe2+，6Fe2++Cr2O72-+14H+=6Fe3++2Cr3++7H2O，消耗H+，同时阴极H+放电，c（OH-）增大，Fe3+、Cr3+结合OH-转化为沉淀（用离子方程式和必要的文字说明）．
③电解后的溶液中c（Fe3+）为2.0×10-13 mol•L-1，则溶液中c（Cr3+）为3×10-6mol•L-1（已知Ksp[Fe（OH）3]=4.0×10-38，Ksp[Cr（OH）3]=6.0×l0-31）．
（4）CrO3具有强氧化性，可用于查处酒驾，原理是在酸性条件下能将乙醇氧化成乙酸，CrO3被还原成绿色的硫酸铬[Cr2（SO4）3]，则该反应的化学方程式为4CrO3+3CH3CH2OH+6H2SO4→2Cr2（SO4）3+3CH3COOH+9H2O．
（5）CrO3的热稳定性较差，加热时逐步分解，其固体残留率 $\frac{固体样品剩余质量}{固体样品初始质量}$×100%随温度的变化如图所示，则B点时剩余固体的成分是Cr2O3（填化学式）．
13．设NA为阿伏伽德罗常数的值，下列说法正确的是（　　）
A．常温常压下，32g O2和16g O3的混合物中，含有O原子数目为2NA
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C．1mol NaHSO4溶于水或受热熔化，电离出来的离子数目均为2NA
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3．X、Y、Z、W、M均为短周期元素，X，Y同主族，X的氯化物和其最高氧化物的水化物能反应生成一种离子化合物，其水溶液显酸性；Z、W、M是第三周期连续的三种元素，其中只有一种是非金属元素，且原子半径Z＞W＞M．下列叙述正确的是（　　）
A．X、M两元素最简单氢化物的稳定性：X＜M
B．Z、W、M的单质均能与稀硫酸反应制取氧气，且反应剧烈程度依次减弱
C．Y的最高价含氧酸的化学式为H2YO2
D．W和M的氧化物均可作耐高温材料
10．分子式为C4H8O2，且含有-COO-结构的同分异构体有几种（　　）
A．3B．4C．5D．6
7．工业上制取硝酸铵的流程图如图，请回答下列问题：
（1）在上述工业制硝酸的生产中，B设备的名称是氧化炉，其中发生反应的化学方程式为4NH3+5O2$\frac{\underline{\;催化剂\;}}{△}$4NO+6H2O．
（2）在合成硝酸的吸收塔中通入空气的目的是可使NO循环利用，全部转化成HNO3．
（3）生产硝酸的过程中常会产生一些氮的氧化物，可用如下两种方法处理：
碱液吸收法：NO+NO2+2NaOH═2NaNO2+H2O
NH3还原法：8NH3+6NO2$\frac{\underline{\;催化剂\;}}{\;}$7N2+12H2O
①配平上述反应方程式；
②以上两种方法中，符合绿色化学的是NH3还原法．
（4）某化肥厂用NH3制备NH4NO3．已知：由NH3制NO的产率是96%、NO制HNO3的产率是92%，则制HNO3，所用去的NH3的质量占总耗NH3质量（不考虑其它损耗）的53.1%．
8．在25℃，Na2SO3溶液吸收SO2得到的NaHS03溶液中c（SO32-）＞c（H2SO3），据此断NaHS03溶液显酸性．

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