Question

已知元素A、B、C、D、E、F均属前四周期且原子序数依次增大，其中A含有3个能级，且每个能级所含的电子数相同，C的基态原子2p轨道有2个未成对电子；C与D形成的化合物中C显正化合价；E的M层电子数是N层电子数的4倍，F除最外层原子轨道处于半充满状态，其余能层均充满电子，请回答下列问题：
（1）元素A、B、C的第一电离能由小到大的是

 

（用元素符号表示）．
（2）F原子的外围电子排布式为

 

，F的晶体中原子的堆积方式是图中的

 

（填写“甲”、“乙”或“丙”）．

（3）B与C形成的四原子阴离子的立体构型为

 

，其中B原子的杂化类型是

 

．
（4）任写一种与AB^-离子互为等电子体的离子

 

．
（5）F（OH）₂难溶于水，易溶于氨水，写出其溶于氨水的离子方程式

 

．
（6）D和E形成的化合物的晶胞结构如图，其化学式为

 

，已知晶体的密度为ρ g?cm^-3，阿伏加德罗常数为N_A，则晶胞边长a=

 

cm．（用ρ、N_A的计算式表示）

（7）A、B、C三种元素和氢元素形成的氰酸有两种结构，一种分子内含有叁键，称为氰酸，另一种分子内不含叁键，称为异氰酸，且两种结构中所有原子最外层均已达到稳定结构，分子中也不含环状结构．请分别写出氰酸和异氰酸的结构式：

 

、

 

．

Answer 1

考点：晶胞的计算,位置结构性质的相互关系应用

专题：元素周期律与元素周期表专题,化学键与晶体结构

分析：元素A、B、C、D、E、F均属前四周期，且原子序数依次增大，其中A含有3个能级，且每个能级所含的电子数相同，则其原子核外电子排布为1s²2s²2p²，故A为碳元素；C的基态原子2p轨道有2个未成对电子，原子序数大于A，故其核外电子排布为1s²2s²2p⁴，则C为氧元素，B的原子序数介于碳、氧之间，则B为氮元素；C与D形成的化合物中C显正化合价，则D的电负性大于C，所以D是F元素；E的M层电子数是N层电子数的4倍，处于第四周期，F原子序数大于E，也处于第四周期，其内部各能层均排满，且最外层电子数为1，则F的核外电子数=2+8+18+1=29，故F为Cu；结合原子序数可知，E原子最外层电子数只能为2，M层电子数是8，则E是Ca元素，据此解答．

解答： 解：（1）（1）同周期随原子序数增大第一电离能呈增大趋势，但N元素原子2p能级容纳3个电子，处于半满稳定状态，能量较低，第一电离能高于氧元素，故第一电离能C＜O＜N，
故答案为：C＜O＜N；
（2）F除最外层原子轨道处于半充满状态，其余能层均充满电子，为Cu，原子序数为29，原子核外电子排布为：1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d¹⁰4s¹，外围电子排布式为：3d¹⁰4s¹，Cu晶体属于面心立方最密堆积，为ABC型排列方式，故图丙符合，
故答案为：3d¹⁰4s¹；丙；
（3）B与C形成的四原子阴离子为NO₃^-，NO₃^-离子中N原子价层电子对数=3+

5+1-2×3

2

=3，且N原子不含孤电子对，所以其空间构型为平面三角形，N原子采用sp²杂化，故答案为：平面三角形；sp²；
（4）原子个数相等、价电子数相等的微粒互为等电子体，与CN^-离子互为等电子体离子有C₂^2-或O₂²⁺，故答案为：C₂^2-或O₂²⁺；
（5）Cu（OH）₂溶于氨水的离子方程式为：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）该晶胞中F原子个数=8，钙原子个数=8×

1

8

+6×

1

2

=4，所以钙原子和氟原子个数之比=4：8=1：2，则其化学式为：CaF₂，晶胞的质量=4×

78

NA

g=

312

NA

g，边长=

3	312 NA g ρg?cm-3

=

3	312 ρ?NA

cm，
故答案为：CaF₂；

3	312 ρ?NA

；
（7）氰酸有两种结构，一种分子内含有叁键，称为氰酸，另一种分子内不含叁键，称为异氰酸，且两种结构中所有原子最外层均已达到稳定结构，分子中也不含环状结构，可知氰酸的结构式为H-O-C≡N，异氰酸的结构式为H-N=C=O，
故答案为：H-O-C≡N；H-N=C=O．

点评：本题考查了物质结构和性质，涉及电离能、等电子体、分子结构、杂化轨道、配合物、晶胞结构与计算等，为常考知识点，注意掌握中学常见配合物，晶胞结构需要学生具有一定的空间想象能力，侧重对学生综合能量的考查，难度中等．