Question

4．A、B、C、D、E、F、G七种前四周期元素且原子序数依次增大，A的最高正价和最低负价的绝对值相等，B的基态原子有3个不同的能级且各能级中电子数相等，D的基态原子与B的基态原子的未成对电子数目相同，E的基态原子s能级的电子总数与p能级的电子数相等，F的基态原子的3d轨道电子数是4s电子数的4倍，G²⁺的3d轨道有9个电子，请回答下列问题：
（1）F的基态原子电子排布式为1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁸4s²．
（2）B、C、D的原子的第一电离能由小到大的顺序为N＞O＞C（用元素符号回答）
（3）下列关于B₂A₂分子和A₂D₂分子的说法正确的是b．
a．分子中都含有σ键和π键
b．B₂A₂分子的沸点明显低于A₂D₂分子
c．都是含极性键和非极性键的非极性分子
d．互为等电子体，分子的空间构型都为直线形
e．中心原子都是sp杂化
（4）由B、E、F三种元素形成的一种具有超导性的晶体，晶胞如图所示．B位于E和F原子紧密堆积所形成的空隙当中．与一个F原子距离最近的F原子的数目为8，该晶体的化学式为MgNi₃C．
（5）向GSO₄（aq）中逐滴加入过量氨水，会发生先产生蓝色沉淀后沉淀消失，写出沉淀消失的离子反应方程式：Cu（OH）₂+4NH₃•H₂O=[Cu（NH₃）₄]²⁺+2OH^-+4H₂O．
（6）某电池放电时的总反应为：Fe+F₂O₃+3H₂O═Fe（OH）₂+2F（OH）₂（注：F₂O₃和F（OH）₂为上面F元素对应的化合物），写出该电池放电时正极反应式Ni₂O₃+3H₂O+2e^-=2Ni（OH）₂+2OH^-．

Answer 1

分析 A、B、C、D、E、F、G七种前四周期元素且原子序数依次增大，B的基态原子有3个不同的能级且各能级中电子数相等，为C元素，A的最高正价和最低负价的绝对值相等，则A为H元素，E的基态原子s能级的电子总数与p能级的电子数相等，则Mg元素；
D的基态原子与B的基态原子的未成对电子数目相同，则D为O元素，B为N元素；
F的基态原子的3d轨道电子数是4s电子数的4倍，则F为Ni元素；G²⁺的3d轨道有9个电子，则G为Cu元素；
（1）F的基态原子的3d轨道电子数是4s电子数的4倍，4s电子只能有2个电子层，3d能级有8个电子，根据构造原理书写其电子排布式；
（2）同一周期元素，其第一电离能随着原子序数增大而呈增大趋势，但第IIA族、第VA族元素第一电离能大于其相邻元素；
（3）a．C₂H₂分子中含有C≡C三键、C-H键，含有σ键和π键，而H₂O₂分子为H-O-O-H，只含有σ键；
b．C₂H₂常温下为气态，而H₂O₂常温下为液态；
c．C₂H₂、H₂O₂均含有极性键、非金属性，C₂H₂是非极性分子，而H₂O₂分子是极性分子；
d．C₂H₂分子、H₂O₂分子含有电子总数或价电子总数不相等；
e．C₂H₂分子中C原子成2个σ键、没有孤对电子，杂化轨道数目为2，H₂O₂分子中O原子成2个σ键、含有2对孤电子对，杂化轨道数目为4，根据价层电子对互斥理论判断；
（4）与F原子最近的F原子有8个；利用均摊分确定化学式；
（5）氢氧化铜和一水合氨反应生成铜铵络合物；
（6）放电时正极上得电子发生还原反应．

解答 解：A、B、C、D、E、F、G七种前四周期元素且原子序数依次增大，B的基态原子有3个不同的能级且各能级中电子数相等，为C元素，A的最高正价和最低负价的绝对值相等，则A为H元素，E的基态原子s能级的电子总数与p能级的电子数相等，则Mg元素；
D的基态原子与B的基态原子的未成对电子数目相同，则D为O元素，B为N元素；
F的基态原子的3d轨道电子数是4s电子数的4倍，则F为Ni元素；G²⁺的3d轨道有9个电子，则G为Cu元素；
（1）F的基态原子的3d轨道电子数是4s电子数的4倍，4s电子只能有2个电子层，3d能级有8个电子，故原子核外电子排布为1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁸4s²，
故答案为：1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁸4s²；
（2）C、N、O同周期，随原子序数增大的第一电离能呈增大趋势，但N元素2p能级容纳3个电子，处于半满稳定状态，能量较低，第一电离能高于同周期相邻元素，故第一电离能由小到大的顺序为C＜O＜N，
故答案为：C＜O＜N；
（3）a．C₂H₂分子中含有C≡C三键、C-H键，含有σ键和π键，而H₂O₂分子为H-O-O-H，只含有σ键，故a错误；
b．C₂H₂常温下为气态，而H₂O₂常温下为液态，故b正确；
c．C₂H₂、H₂O₂均含有极性键、非金属性，C₂H₂是直线型对称结构，是非极性分子，而H₂O₂分子是展开书页形结构，属于极性分子，故c错误；
d．C₂H₂分子、H₂O₂分子含有电子总数或价电子总数不相等，不是等电子体，故d错误；
e．C₂H₂分子中C原子成2个σ键、没有孤对电子，杂化轨道数目为2，采取sp杂化，H₂O₂分子中O原子成2个σ键、含有2对孤电子对，杂化轨道数目为4，采取sp³杂化，故e错误；
故选答案为：b；
（4）以上底面面心F原子研究，与之距离最近的F原子位于晶胞两个侧面及前后面面心上，而晶胞上底面为上层晶胞的下底面，故与之最近的F原子有8个；
由晶胞晶胞可知，晶胞中C原子数目=1、Ni元素数目=6×$\frac{1}{2}$=3、Mg原子数目=8×$\frac{1}{8}$=1，故该晶体的化学式为MgNi₃C，
故答案为：8；MgNi₃C；
（5）向CuSO₄（aq）中逐滴加入过量氨水，会发生先产生蓝色沉淀后沉淀消失，沉淀消失的离子反应方程式：Cu（OH）₂+4NH₃•H₂O=[Cu（NH₃）₄]²⁺+2OH^-+4H₂O，
故答案为：Cu（OH）₂+4NH₃•H₂O=[Cu（NH₃）₄]²⁺+2OH^-+4H₂O；
（6）放电时正极上发生氧化反应，电极反应式为Ni₂O₃+3H₂O+2e^-=2Ni（OH）₂+2OH^-，故答案为：Ni₂O₃+3H₂O+2e^-=2Ni（OH）₂+2OH^-．

点评 本题考查物质结构和性质，为高频考点，涉及晶胞计算、离子方程式书写、原电池原理、元素周期律等知识点，综合性较强，明确基本原理、物质性质及结构特点是解本题关键，难点是电极反应式的书写．