Question

10．A、B、C、D、E、F六种元素的原子序数依次递增．已知：
①F的原子序数为25，其余均为短周期元素；
②元素A与元素B同周期，元素A与元素E同主族，且A、B、E三原子p轨道上均有2个未成对电子；
③元素C、D、E在同一周期，且C原子中没有未成对电子．
请回答下列问题：
（1）元素A与元素B的电负性较大的为O，元素C与元素D的第一电离能的较小的为Al（填入相应的元素符号）．
（2）F的价电子排布式为3d⁵4s²．
（3）元素B与元素E形成的晶体中原子间形成的化学键属于AC
A．σ键    B．π键    C．极性键    D非极性键
（4）由氢元素与A、B两元素共同构成的相对分子质量为30的分子里中心原子的杂化轨道类型为sp²，分子的空间构型为平面三角形
（5）根据等电子原理，写出由元素原子A与元素B构成的一种双原子极性分子的结构式C≡O．
（6）已知金刚石的晶胞如图所示，阿伏伽德罗常数的值为N_A，该晶体中最近的两个C原子之间的距离为cm，则晶体的密度为$\frac{ρ}{64}$g/cm³．

Answer 1

分析 A、B、C、D、E、F六种元素的原子序数依次递增，
①F的原子序数为25，其余均为短周期元素，F为Mn元素；
②元素A与元素B同周期，元素A与元素E同主族，且A、B、E三原子p轨道上均有2个未成对电子，这几种原子序数都小于F，所以AB位于第二周期、E位于第三周期，A为C、B为O、E为Si元素；
③元素C、D、E在同一周期，且C原子中没有未成对电子，为第三周期，原子序数小于Si，则C是Mg、D为Al元素；
（1）同一周期元素，元素电负性随着原子序数增大而增大；同一周期元素，元素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；
（2）F是Mn元素，根据构造原理书写该原子核外电子排布式；
（3）B是O元素，E是Si元素，元素B与元素E形成的晶体是二氧化硅晶体，二氧化硅晶体是原子晶体；二氧化硅晶体中Si-O原子之间形成共价单键；
（4）A是C元素，B是O元素，由氢元素与A、B两元素共同构成的相对分子质量为30的分子是HCHO，甲醛分子中中心原子是碳原子，碳原子含有3个σ键且不含孤电子对，根据价层电子对互斥理论判断C原子杂化方式及空间构型；
（5）价电子数相同原子个数相同的微粒互为等电子体，等电子体结构相似；
（6）根据晶体中最近的两个C原子之间的距离的4倍为晶体的体长，再求晶体边长，从而求出晶体密度．

解答 解：A、B、C、D、E、F六种元素的原子序数依次递增．
①F的原子序数为25，其余均为短周期元素，则F是Mn元素．
②元素A与元素B同周期，元素A与元素E同主族，A、B、E三原子p轨道上均有2个未成对电子，A的原子序数最小，则A是C元素，A和B同周期，则B是O元素，E原子序数大于B，所以E位于第三周期，则E是Si元素．
③元素C、D、E在同一周期，且C原子中没有未成对电子，C的原子序数小于E，则C是Mg，D的原子序数大于C小于E，则D是Al元素．
（1）A是C元素，B是O元素，同一周期元素中，元素的电负性随着原子序数的增大而增大，所以元素A与元素B的电负性大小比较为O＞C；
C是Mg元素，D是Al元素，同一周期中，元素的第一电离能随着原子序数的增大而呈增大的趋势，但第IIA族元素大于相邻主族元素的第一电离能，所以元素C与元素D的第一电离能的大小比较为：Mg＞Al，故答案为：O，Mg
（2）F是Mn元素，其原子核外有25个电子，根据构造原理知，F的价电子排布式为3d⁵4s¹ 3d⁵4s¹，故答案为：3d⁵4s¹；
（3）B是O元素，E是Si元素，元素B与元素E形成的晶体是二氧化硅晶体，二氧化硅晶体的构成微粒是原子，所属的晶体类型为原子晶体，在该晶体中每个硅原子和4个氧原子形成4个硅氧极性键，每个氧原子和2个硅原子形成2个硅氧键，原子间以共价单键相结合，所以原子间形成的共价键属于σ键，故选A、C，故答案为：原子；A、C；
（4）A是C元素，B是O元素，由氢元素与A、B两元素共同构成的相对分子质量为30的分子是HCHO，甲醛分子中中心原子是碳原子，碳原子含有3个σ键且不含孤电子对，所以甲醛里中心原子的杂化轨道类型为sp²，分子的空间构型为平面三角形，故答案为：sp²；平面三角形；
（5）根据等电子原理，A是C元素，B是O元素，由元素A与元素B构成的一种双原子极性分子是CO，CO和氮气分子实验等电子体，等电子体的结构相似，所以一氧化氮的结构式为：C≡O，故答案为：C≡O；
（6）晶体中最近的两个原子之间的距离为该晶体晶胞体长的1/4，该晶胞中原子个数=4+8×$\frac{1}{8}$+6×$\frac{1}{2}$=8，晶胞的质量为$\frac{8×12g/mol}{NA/mol}$=$\frac{96}{{N}_{A}}$g，
晶胞的体积为（$\frac{4×\sqrt{3\root{3}{\frac{96}{ρNA}}}}{\sqrt{3}}$）³=$64×\frac{96}{ρNA}$，晶胞的密度为$\frac{\frac{96}{NA}}{64×\frac{96}{ρNA}}$=$\frac{ρ}{64}$g/cm³，故答案为：$\frac{ρ}{64}$．

点评 本题考查物质结构和性质，为高频考点，涉及晶胞计算、原子杂化方式判断、原子核外电子排布、元素周期律等知识点，侧重考查学生分析判断及空间想象能力、计算能力等，明确基本理论及物质结构是解本题关键，要知道该晶胞中哪两个原子距离最近是解答本题难点，题目难度较大．