Question

2．A、B、C、D、E五种元素是周期表中前四周期的元素．只有A、B、C为金属且同周期，原子序数A＜B＜C．A、C核外均没有未成对电子；B原子核外有二个未成对电子和三个空轨道．D原子最外层电子数是其周期序数的三倍．E能与D形成化合物ED₂，可用于自来水的消毒．
（1）C的基态原子的价层电子排布式为3d¹⁰4s²；D和E的电负性大小关系为O＞Cl．（用元素符号表示）
（2）化合物E₂D分子的空间构型为V形，中心原子采用sp³杂化．E与D还可形成三角锥结构的阴离子，该离子的化学式为ClO₃^-，任意写出一种它的等电子体的化学式为SO₃^2-．
（3）B与E能形成一种化合物BE₄，其熔点：-25℃，沸点：l 36.4℃．则该化合物属于分子晶体，晶体内含有的作用力类型有分子间作用力、共价键．
（4）A、B、D三种元素形成的某晶体的晶胞结构如图，则晶体的化学式为CaTiO₃．若最近的B与D的原子距离为a cm，该物质的摩尔质量为M g/mol，阿伏加德罗常数的数值为N_A，则该晶体的密度为$\frac{\sqrt{2}M}{4{{a}^{3}N}_{A}}$ g/cm³．

Answer 1

分析 A、B、C为金属且同周期，原子序数A＜B＜C，A、C核外均没有未成对电子，据此判断A、B、C不能为前三周期元素，因为第一周期只有两种元素，第二周期只有2种金属元素，第三周期中Na与Al均存在未成对电子，故A、B、C为第四周期元素，B原子核外有二个未成对电子和三个空轨道，核外电子排布为：[Ar]4s²3d²，故B为22号元素：钛；
A、C核外均没有未成对电子，原子序数A＜B＜C，故A为钙元素，C为锌元素；
E能与D形成化合物ED₂，可用于自来水的消毒，且ED均为非金属元素，故E为氯元素，D为氧元素，据此解答各小题即可；
（1）依据元素书写价电子排布，元素的非金属性越强，其电负性越大；
（2）依据价层电子互斥理论计算判断即可；依据等电子体概念书写；
（3）依据熔沸点较低得出是分子晶体，依据分子晶体判断分子间作用力以及化学键；
（4）依据均摊法计算化学式，依据一个晶胞的质量与体积和密度的关系计算密度．

解答 解：A、B、C为金属且同周期，原子序数A＜B＜C，A、C核外均没有未成对电子，据此判断A、B、C不能为前三周期元素，因为第一周期只有两种元素，第二周期只有2种金属元素，第三周期中Na与Al均存在未成对电子，故A、B、C为第四周期元素，B原子核外有二个未成对电子和三个空轨道，核外电子排布为：[Ar]4s²3d²，故B为22号元素：钛；
A、C核外均没有未成对电子，原子序数A＜B＜C，故A为钙元素，C为锌元素；
E能与D形成化合物ED₂，可用于自来水的消毒，且ED均为非金属元素，故E为氯元素，D为氧元素，
（1）C为锌，Zn的基态原子的价层电子排布式为：3d¹⁰4s²，元素的非金属性越强，其电负性越大，由于非金属性O＞Cl，故O和Cl的电负性大小关系为：O＞Cl，
故答案为：3d¹⁰4s²；O；Cl；
（2）化合物E₂D为Cl₂O，Cl₂O分子中中心原子Cl的价电子对数为$\frac{7+1}{2}$=4，中心原子有2对孤电子对，2对σ键，根据价层电子对互斥理论，空间构型为V型，依据sp³杂化，Cl与O形成三角锥结构的阴离子为：ClO₃^-，它的等电子体的化学式为：SO₃^2-，故答案为：V形；sp³；ClO₃^-；SO₃^2-；
（3）由题意得出：Ti与Cl形成的化合物为TiCl₄，熔点低，沸点低，故该化合物应属于分子晶体，晶体内存在Ti-Cl共价键，分子晶体中存在分子间作用力，
故答案为：分子；分子键作用力、共价键；
（4）依据晶胞结构图可知，晶胞中含有Ca为：1，含有Ti为：8×$\frac{1}{8}$=1，含有O为：6×$\frac{1}{2}$=3，故该晶胞的化学式为：CaTiO₃，若最近的Ti与O的原子距离为a cm，那么Ti与Ti的距离即为$\sqrt{2}$a，那么该晶胞的体积为：$（2\sqrt{2}a）^{3}$，该物质的摩尔质量为M g/mol，阿伏加德罗常数的数值为N_A，则该晶体的密度为：$\frac{M}{{N}_{A}×（2\sqrt{2}a）^{3}}=\frac{\sqrt{2}M}{{N}_{A}×4{a}^{3}}$，故答案为：CaTiO₃；$\frac{\sqrt{2}M}{4{a}^{3}{N}_{A}}$．

点评 本题主要考查的是位置结构性质的关系与应用，涉及晶体类型判断、晶胞计算、杂化类型判断、等电子体等，综合性较强，有一定难度．