Question

13．如表为元素周期表前四周期，其中的字母代表相应的元素．

a

b

c

d

e

f

g

k

h

I

j

（1）元素h的二价阳离子的外围电子排布式为3d⁶．
（2）元素c、d、e、f的第一电离能（I₁）由小到大的顺序为Al＜Mg＜O＜N．（用相应元素的元素符号表示）
（3）表中所列的元素之间可以形成多种无机化合物和有机化合物，其中1mol苯甲醛分子（如图1）中含有σ键的数目为14N_A此有机物中C原子的杂化类型为sp²．
（4）元素d与e形成的化合物常用于制作耐火材料．
（5）表中有关元素形成的一种离子和单质d₃互为等电子体，则该离子的化学式为NO₂^-．
（6）已知j的晶胞结构如图2所示，又知j的密度为9.00g/cm³，则晶胞边长为$\root{3}{\frac{4×64}{9{N}_{A}}}$cm；jkd₄常作电镀液，其中kd₄^2-的空间构型是正四面体．k原子的杂化轨道类型是sp³．

Answer 1

分析 由前四周期元素位置可知，a为H，b为C，c为N，d为O，e为Mg，f为Al，g为P，k为S，h为Fe，I为Co，j为Cu．
（1）h为Fe，原子外围电子排布为3d⁶4s²，原子失去4s能级2个电子形成Fe²⁺；
（2）Mg元素3s能级为全满稳定状态，N元素原子2p能级为半满稳定状态，能量较低，第一电离能高于同周期相邻元素，非金属性越强第一电离能越大；
（3）苯环不含碳碳双键，单键为σ键，双键含有1个σ键，苯甲醛分子含有14个σ键；苯环上碳原子、醛基中形成3个σ键，没有孤电子对，杂化轨道数目为3；
（4）元素d与e形成的化合物为MgO，常用于制作耐火材料；
（5）原子总数相等、价电子总数相等微粒互为电子；
表中有关元素形成的一种离子和单质d₃互为等电子体，则该离子的化学式为
（6）根据均摊法计算晶胞中Cu原子数目，进而计算晶胞质量，根据V=$\frac{m}{ρ}$计算晶胞体积，进而计算晶胞棱长；
计算SO₄^2-中S原子价层电子对数、孤电子对数，确定其空间构型、S原子杂化方式．

解答 解：由前四周期元素位置可知，a为H，b为C，c为N，d为O，e为Mg，f为Al，g为P，k为S，h为Fe，I为Co，j为Cu．
（1）Fe元素原子外围电子排布为3d⁶4s²，失去4s能级2个电子形成Fe²⁺，Fe²⁺基态电子排布式为3d⁶，
故答案为：3d⁶；
（2）Mg元素3s能级为全满稳定状态，N元素原子2p能级为半满稳定状态，能量较低，第一电离能高于同周期相邻元素，非金属性越强第一电离能越大，故第一电离能：Al＜Mg＜O＜N，
故答案为：Al＜Mg＜O＜N；
（3）苯环不含碳碳双键，单键为σ键，双键含有1个σ键，苯甲醛分子含有14个σ键，1mol苯甲醛含有σ键的数目为14N_A；苯环上碳原子、醛基中形成3个σ键，没有孤电子对，杂化轨道数目为3，碳原子采取sp²杂化，
故答案为：14N_A；sp²；
（4）元素d与e形成的化合物为MgO，熔点很高，常用于制作耐火材料，
故答案为：耐火；
（5）表中有关元素形成的一种离子和单质O₃互为等电子体，则该离子的化学式为NO₂^-，
故答案为：NO₂^-；
（6）晶胞中Cu原子数目为8×$\frac{1}{8}$+6×$\frac{1}{2}$=4，晶胞质量为$\frac{4×64}{{N}_{A}}$g，晶胞体积=$\frac{\frac{4×64}{{N}_{A}}}{9g/c{m}^{3}}$=$\frac{4×64}{9{N}_{A}}$cm³，晶胞棱长=$\root{3}{\frac{4×64}{9{N}_{A}}}$cm；
SO₄^2-中S原子价层电子对数=4+$\frac{6+2-2×4}{2}$=4、孤电子对数为0，其空间构型为正四面体，S原子杂化方式为sp³杂化，
故答案为：$\root{3}{\frac{4×64}{9{N}_{A}}}$cm；正四面体；sp³．

点评 本题是对物质结构的考查，涉及核外电子排布、电离能、化学键、等电子体、晶胞计算、杂化方式与空间构型判断等，注意掌握同周期元素第一电离能异常情况，难度中等．