Question

20．已知A、B、C、D、E都是周期表中前四周期原子序数依次增大的元素．其中A、B、C是同一周期的非金属元素．D与C可以形成两种常见的离子晶体，D的阳离子与C的阴离子具有相同的电子层结构．AC₂为非极性分子．B、C的氢化物的沸点比它们同族相邻周期元素氢化物的沸点高．E的原子序数为24，ECl₃能与B、C的氢化物形成六配位的配合物M，且两种配体的物质的量之比为2：1，三个氯离子位于外界．请根据以上情况，回答下列问题：（答题时，A、B、C、D、E用所对应的元素符号表示）
（1）A、B、C的电负性大小顺序为C＜N＜O；一种由B、C三种元素组成的粒子与AC₂互为等电子体，其化学式为N₂O．
（2）E的价层电子排布式是1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁵4s¹，ECl₃与B、C的氢化物形成的配合物M的化学式为[Cr（NH₃）₄（H₂O）₂]Cl₃，1molM的配离子中σ键的个数为20N_A．
（3）．化合物N可视为两个B的氢化物分子各脱去一个氢原子后B原子间再成键的另一种B的氢化物．
①B的氢化物分子立体构型是三角锥形，该分子中B原子的杂化类型为sp³．
②B的氢化物的沸点比它们同族相邻周期元素氢化物的沸点高的可能原因是氨气分子之间存在氢键．
③N能与硫酸反应生成B₂H₆SO₄．B₂H₆SO₄晶体类型与（BH₄）₂SO₄相同，则B₂H₆SO₄的晶体内不存在d（填标号）．
a．离子键  b．共价键    c．配位键  d．范德华力
（4）D的立方晶胞如图所示，则每个D原子最近且距离相等的D原子个数为8，若D原子半径为acm，则该晶体的密度为$\frac{9\sqrt{3}}{4{N}_{A}{r}^{3}}$g/cm³（已知：用含a、N_A的代数式表示）．

Answer 1

分析 A、B、C、D、E都是周期表中前四周期原子序数依次增大的元素，化合物DC的晶体为离子晶体，D的二价阳离子与C的阴离子具有相同的电子层结构，C形成-2价阴离子，且D位于C的下一周期；B、C的氢化物的沸点比它们同族相邻周期元素氢化物的沸点高，分子中存在氢键，C形成-2价阴离子，则C为氧元素，D为镁元素，核电荷数B＜C，则B为氮元素；其中A、B、C是同一周期的非金属元素，AC₂为非极性分子，则A为碳元素；E的原子序数为24，则E为Cr元素；CrCl₃能与NH₃、H₂O形成六配位的配合物，且两种配体的物质的量之比为2：1，则配体中有4个NH₃、2个H₂O，三个氯离子位于外界，该配合物为[Cr（NH₃）₄（H₂O）₂]Cl₃．以此解答该题．

解答 解：A、B、C、D、E都是周期表中前四周期原子序数依次增大的元素，化合物DC的晶体为离子晶体，D的二价阳离子与C的阴离子具有相同的电子层结构，C形成-2价阴离子，且D位于C的下一周期；B、C的氢化物的沸点比它们同族相邻周期元素氢化物的沸点高，分子中存在氢键，C形成-2价阴离子，则C为氧元素，D为镁元素，核电荷数B＜C，则B为氮元素；其中A、B、C是同一周期的非金属元素，AC₂为非极性分子，则A为碳元素；E的原子序数为24，则E为Cr元素；CrCl₃能与NH₃、H₂O形成六配位的配合物，且两种配体的物质的量之比为2：1，则配体中有4个NH₃、2个H₂O，三个氯离子位于外界，该配合物为[Cr（NH₃）₄（H₂O）₂]Cl₃．
（1）A、B、C分别为C、N、O，位于周期表相同周期，电负性依次增大，为C＜N＜O，化合物AC₂是CO₂，一种由N元素、O元素化合物与CO₂互为等电子体，其化学式为N₂O，
故答案为：C＜N＜O；N₂O；
（2）E为Cr元素，原子序数为24，原子核外有24个电子，核外电子排布式是 1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁵4s¹；CrCl₃能与NH₃、H₂O形成六配位的配合物，且两种配体的物质的量之比为2：1，则配体中有4个NH₃、2个H₂O，三个氯离子位于外界，该配合物为[Cr（NH₃）₄（H₂O）₂]Cl₃．M的配离子中Cr-N、N-H、O-H键为σ键，共20个，则1mol含有20N_A个，
故答案为：1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁵4s¹；[Cr（NH₃）₄（H₂O）₂]Cl₃；20N_A；
（3）①B为N元素，形成的氢化物为NH₃，分子中含有3个σ键，1个孤电子对，为sp³杂化，为三角锥形结构，
故答案为：三角锥形；sp³；
②氨气分子之间存在氢键，沸点比它们同族相邻周期元素氢化物的高，
故答案为：氨气分子之间存在氢键；
③硫酸铵是离子化合物，硫酸铵中存在离子键和共价键，N₂H₆SO₄晶体类型与硫酸铵相同，所以N₂H₆SO₄的晶体内存在离子键、共价键和配位键，不含范德华力，
故答案为：d；
（4）每个D原子最近且距离相等的D原子个数位于定点和体心，则每个定点为8个晶胞共有，则每个D原子最近且距离相等的D原子个数为8，晶胞中Mg的个数为1+8×$\frac{1}{8}$=2，则晶胞的质量为$\frac{2×24}{{N}_{A}}$．设边长为x，则（$\sqrt{2}$x）²+x²=（4r）²，x=$\frac{4}{\sqrt{3}}$r，所以晶胞的体积为（$\frac{4}{\sqrt{3}}$r）³，则该晶体的密度为$\frac{\frac{48}{{N}_{A}}}{（\frac{4}{\sqrt{3}}r）^{3}}$=$\frac{9\sqrt{3}}{4{N}_{A}{r}^{3}}$（g/cm³）．
故答案为：8；$\frac{9\sqrt{3}}{4{N}_{A}{r}^{3}}$．

点评 本题考查位置、结构与性质关系的综合应用，为高考常见题型，题目难度中等，试题综合性较大，涉及结构性质越位置关系、元素周期律、电子式与核外电子排布、配合物与杂化理论、分子结构，氧化还原反应等知识，是物质结构的综合性题目，是对学生综合能力的考查，氢化物的沸点比它们同族相邻周期元素氢化物的沸点高是推断的突破口．