Question

14．A、B、C、D、E、F为原子序数依次增大的短周期主族元素．A、F原子的最外层电子数均等于其周期序数，F原子的电子层数是A的3倍；B原子核外电子分处3个不同能级且每个能级上的电子数相同；A与C形成的分子为三角锥形；D原子p轨道上成对的电子总数等于未成对的电子总数；E原子核外每个原子轨道上的电子都已成对，E电负性小于F．
（1）A、C形成的分子极易溶于水，与该分子互为等电子体的阳离子为H₃O⁺．
（2）比较E、F的第一电离能：E＞（填“＞”或“＜”）F．
（3）BD₂在高温高压下所形成的晶胞如图所示．该晶体的类型属于原子晶体（填“分子”“原子”“离子”或“金属”）晶体，该晶体中B原子的杂化形式为sp³．
（4）单质F与强碱溶液反应有[F（OH）₄]^-生成，则[F（OH）₄]^-中存在acd（填字母）．
a．共价键　　b．非极性键　　c．配位键　　d．σ键　　e．π键
（5）Cu晶体是面心立方体，立方体的每个面5个Cu原子紧密堆砌，已知每个Cu原子的质量为a g，Cu原子半径为d cm，求该晶体的密度为$\frac{a}{4\sqrt{2}{d}^{3}}$g•cm^-3．（用含a、d的代数式表示）

Answer 1

分析 A、B、C、D、E、F为原子序数依次增大的短周期主族元素，A、F原子的最外层电子数均等于其周期序数，F原子的电子层数是A的3倍，则A为氢元素，F为铝元素，B原子核外电子分处3个不同能级且每个能级上的电子数相同，则B的核外电子排布为1s²2s²2p²，B为碳元素，A与C形成的分子为三角锥形，且C的原子序数介于B与F之间，所以C为氮元素，D原子p轨道上成对的电子总数等于未成对的电子总数，即p轨道上有4个电子，由于D的原子序数小于F，所以D的核外电子排布为1s²2s²2p⁴，所以D为氧元素，E原子核外每个原子轨道上的电子都已成对，E电负性小于F，且原子序数小于F，所以E为镁元素，据此可以答题．

解答 解：A、B、C、D、E、F为原子序数依次增大的短周期主族元素，A、F原子的最外层电子数均等于其周期序数，F原子的电子层数是A的3倍，则A为氢元素，F为铝元素，B原子核外电子分处3个不同能级且每个能级上的电子数相同，则B的核外电子排布为1s²2s²2p²，B为碳元素，A与C形成的分子为三角锥形，且C的原子序数介于B与F之间，所以C为氮元素，D原子p轨道上成对的电子总数等于未成对的电子总数，即p轨道上有4个电子，由于D的原子序数小于F，所以D的核外电子排布为1s²2s²2p⁴，所以D为氧元素，E原子核外每个原子轨道上的电子都已成对，E电负性小于F，且原子序数小于F，所以E为镁元素，
（1）A、C形成的分子极易溶于水，其分子式为NH₃，根据等电子体原理，价电子和原子数要分别相等，可以写出与其互为等电子体的阳离子为：H₃O⁺，
故答案为：H₃O⁺；
（2）Mg、Al元素都是第二周期金属元素，同一周期元素自左而右第一电离能呈增大趋势，但Mg元素原子3S能级是充满状态，能量较低，第一电离能高于同周期相邻元素，所以第一电离能Mg＞Al，
故答案为：＞；
（3）根据CO₂在高温高压下所形成的晶胞的结构图可知，该晶体是由碳原子与氧原子直接构成，碳原子与氧原子之间通过共价键作用，所以这种晶体为原子晶体，每个碳原子周围连有四个C-O键，所以C原子的轨道杂化方式为sp³，
故答案为：原子晶体，sp³；
（4）在[Al（OH）₄]^-中，氢氧根离子与铝离子之间以配位键作用，在氢氧根内部存在着极性共价键，这些共价键都是单键，也就是都是σ键，据此判断acd正确，故答案为：acd；
（5）铜晶胞是面心立方，所以每个铜晶胞中含有的原子个数=8×$\frac{1}{8}$+6×$\frac{1}{2}$=4，立方体的每个面5个Cu原子紧密堆砌，Cu，原子半径为d cm，所以立方体的面对角线长度为4dcm，所以晶胞的边长为$\frac{\sqrt{2}}{2}$×4dcm=$2\sqrt{2}$dcm，所以晶体的密度$\frac{4a}{（2\sqrt{2}d）^{3}}$g/cm³=$\frac{a}{4\sqrt{2}{d}^{3}}$g/cm³，
故答案为：$\frac{a}{4\sqrt{2}{d}^{3}}$．

点评 本题主要考查了等电子体、第一电离能、轨道杂化方式、配合离子的结构、晶胞的密度的计算等知识，中等难度，注重对基础知识的运用．