Question

18．Ⅰ．元素周期表前四周期A、B、X、D四种元素的原子序数依次增大．A为电负性最大的元素；B为前四周期第一电离能最小的元素；与B位于同一周期的X和D，它们价电子层中的未成对电子数分别为4和2，且原子序数相差为2．请回答以下问题：

（1）元素A的原子结构示意图为
（2）元素A和B形成的化合物，其晶体类型为离子晶体．
（3）元素X的电离能：I₂＜I₃（填“＞”或“＜”）．
（4）从原子结构的角度分析，X²⁺易被氧化为X³⁺的原因是Fe²⁺价电子排布式为3d⁶，失去1个电子后生成Fe³⁺价电子排布式为3d⁵，3d能级达到半充满的稳定状态．
（5）A、B和D三种元素组成的化合物的晶胞如图1所示．
①该化合物的化学式为K₂NiF₄；
②该晶体的密度为$\frac{426}{{N}_{A}{a}^{2}b}$g•cm^-3．
Ⅱ．配合物色彩丰富．
（6）配位化学创始人维尔纳发现，取CoCl₃•6NH₃（黄色）和CoCl₃•5NH₃（紫红色）两种化合物各1mol，分别溶于水，加入足量硝酸银溶液，产生氯化银沉淀的量分别为3mol和2mol，钻的配位数为6．则CoCl₃•6NH₃的结构简式为[Co（NH₃）₆]Cl₃ ，CoCl₃•5NH₃在水中的电离方程式为[Co（NH₃）₅Cl]Cl₂=[Co（NH₃）₅Cl]²⁺+2Cl^-．
（7）铁元素应用广泛，Fe²⁺与KCN溶液反应得白色Fe（CN）₂沉淀，继续滴加KCN至过量，则沉淀溶解，得到黄色溶液，溶液中阴离子结构如图2所示．
①已知CN^一与N₂结构相似，1mol CN^一中π键数目为2N_A；
②沉淀溶解的化学方程式为Fe（CN）₂+4KCN═K₄[Fe（CN）₆]．

Answer 1

分析 I．前四周期原子序数依次增大的元素A、B、X、D中，A为电负性最大的元素，则A为F元素；B为前四周期第一电离能最小的元素，则B为K元素；与B位于同一周期的X和D，它们价电子层中的未成对电子数分别为4和2，且原子序数相差为2，且C和D的原子序数大于K，C的原子序数小于D，则C是Fe元素，D是Ni元素；
Ⅱ．（6）取CoCl₃•6NH₃（黄色）和CoCl₃•5NH₃（紫红色）两种化合物各1mol，分别溶于水，加入足量硝酸银溶液，产生氯化银沉淀的量分别为3mol和2mol，钻的配位数为6．则CoCl₃•6NH₃中离子均处于外界，其结构简式为[Co（NH₃）₆]Cl₃ ；
（7）①已知CN^-与N₂结构相似，CN^-中C、N原子之间形成C≡N键；
②沉淀溶解生成K₄[Fe（CN）₆]

解答 解：I．前四周期原子序数依次增大的元素A、B、X、D中，A为电负性最大的元素，则A为F元素；B为前四周期第一电离能最小的元素，则B为K元素；与B位于同一周期的X和D，它们价电子层中的未成对电子数分别为4和2，且原子序数相差为2，且C和D的原子序数大于K，C的原子序数小于D，则C是Fe元素，D是Ni元素．
（1）A为F元素，原子结构示意图为，故答案为：；
（2）元素A和B形成的化合物为KF，其晶体类型为：离子晶体，故答案为：离子晶体；
（3）元素X的电离能：I₂＜I₃，故答案为：＜；
（4）Fe²⁺价电子排布式为3d⁶，失去1个电子后生成Fe³⁺价电子排布式为3d⁵，3d能级达到半充满的稳定状态，Fe²⁺易被氧化为Fe³⁺，
故答案为：Fe²⁺价电子排布式为3d⁶，失去1个电子后生成Fe³⁺价电子排布式为3d⁵，3d能级达到半充满的稳定状态；
（5）①该晶胞中F原子个数=16×4+4×$\frac{1}{2}$+2=8，K原子个数=8×$\frac{1}{4}$+2=4，Ni原子个数=8×$\frac{1}{8}$+1=2，所以该化合物的化学式为K₂NiF₄，
故答案为：K₂NiF₄；
②该晶胞的体积=acm×acm×bcm=a²bcm³，晶胞质量=$\frac{39×4+59×2+19×8}{{N}_{A}}$g=$\frac{426}{{N}_{A}}$g，故晶体密度=$\frac{426}{{N}_{A}}$g÷a²bcm³=$\frac{426}{{N}_{A}{a}^{2}b}$g•cm^-3，
故答案为：$\frac{426}{{N}_{A}{a}^{2}b}$；
Ⅱ．（6）取CoCl₃•6NH₃（黄色）和CoCl₃•5NH₃（紫红色）两种化合物各1mol，分别溶于水，加入足量硝酸银溶液，产生氯化银沉淀的量分别为3mol和2mol，钻的配位数为6．则CoCl₃•6NH₃中离子均处于外界，其结构简式为[Co（NH₃）₆]Cl₃ ，在水中的电离方程式为：[Co（NH₃）₅Cl]Cl₂=[Co（NH₃）₅Cl]²⁺+2Cl^-故答案为：[Co（NH₃）₆]Cl₃ ；[Co（NH₃）₅Cl]Cl₂=[Co（NH₃）₅Cl]²⁺+2Cl^-；
（7）铁元素应用广泛，Fe²⁺与KCN溶液反应得白色Fe（CN）₂沉淀，继续滴加KCN至过量，则沉淀溶解，得到黄色溶液，溶液中阴离子结构如图2所示．
①已知CN^-与N₂结构相似，CN^-中C、N原子之间形成C≡N键，1mol CN^-中π键数目为2N_A，
故答案为：2N_A；
②沉淀溶解的化学方程式为：Fe（CN）₂+4KCN═K₄[Fe（CN）₆]，
故答案为：Fe（CN）₂+4KCN═K₄[Fe（CN）₆]．

点评 本题是对物质结构和性质的考查，正确推断元素是解本题关键，难度中等，注意化学式的确定中各中原子被几个晶胞共用，为易错点．