Question

【題目】已知元素A、B、C、D、E、F均屬前四周期且原子序數(shù)依次增大，其中A含有3個(gè)能級，且每個(gè)能級所含的電子數(shù)相同，C的基態(tài)原子2p軌道有2個(gè)未成對電子；C與D形成的化合物中C顯正化合價(jià)；E的M層電子數(shù)是N層電子數(shù)的4倍，F除最外層原子軌道處于半充滿狀態(tài)，其余能層均充滿電子。請回答下列問題：

(1)B原子最高能級有___個(gè)單電子。D原子的價(jià)電子排布圖為___。

(2)B與C形成的四原子陰離子，其中心原子的雜化方式為__。

(3)C3分子的立體構(gòu)型為__；與其互為等電子體的分子有__，離子有__。

(4)A、B、C、D四種元素簡單氫化物沸點(diǎn)由高到低的順序是___。(用化學(xué)式表示)

(5)F在元素周期表中位于__區(qū)，F的晶體中原子的堆積方式是圖中的__(填寫“甲、乙或丙”)，其配位數(shù)為__。

(6)F(OH)2難溶于水，易溶于氨水，寫出其溶于氨水的離子方程式___。

(7)CaTiO3的晶胞為立方晶胞，結(jié)構(gòu)如圖丁所示(圖中Ca2+、O2-、Ti4+分別位于立方體的體心、面心和頂角)晶體的密度為ρg/cm3，Ca2+位于O2-構(gòu)成的正八面體的體心位置，則該正八面體的邊長為___nm(填計(jì)算式)。(CaTiO3的摩爾質(zhì)量為136g/mol，NA為阿伏加德羅常數(shù))。

Answer 1

【答案】3 sp2 V形 SO2 NO H2O>HF>NH3>CH4 ds 丙 12 Cu(OH)2+4NH3·H2O=[Cu(NH3)4]2++2OH-+4H2O或Cu(OH)2+4NH3=[Cu(NH3)4]2++2OH- ×107

【解析】

元素A、B、C、D、E、F均屬前四周期，且原子序數(shù)依次增大，其中A含有3個(gè)能級，且每個(gè)能級所含的電子數(shù)相同，則其原子核外電子排布為1s22s22p2，故A為碳元素；C的基態(tài)原子2p軌道有2個(gè)未成對電子，原子序數(shù)大于A，故其核外電子排布為1s22s22p4，則C為氧元素，B的原子序數(shù)介于碳、氧之間，則B為氮元素；C與D形成的化合物中C顯正化合價(jià)，則D的電負(fù)性大于C，所以D是F元素；E的M層電子數(shù)是N層電子數(shù)的4倍，處于第四周期，F原子序數(shù)大于E，也處于第四周期，其內(nèi)部各能層均排滿，且最外層電子數(shù)為1，則F的核外電子數(shù)=2+8+18+1=29，故F為Cu；結(jié)合原子序數(shù)可知，E原子最外層電子數(shù)只能為2，M層電子數(shù)是8，則E是Ca元素，據(jù)此分析解答。

(1)B為氮元素，B原子最高能級2p有3個(gè)單電子。D是F元素，D原子的價(jià)電子排布圖為。故答案為：3；；

(2)B與C形成的四原子陰離子為，離子中N原子價(jià)層電子對數(shù)=3+=3，且N原子不含孤電子對，所以其空間構(gòu)型為平面三角形，N原子采用sp2雜化。故答案為：sp2；

(3)C為氧元素，O3分子中心原子價(jià)層電子對數(shù)=2+=3，且O原子含1個(gè)孤電子對，所以其空間構(gòu)型為V形，O3分子的立體構(gòu)型為V形；用同族替換法和電子電荷遷移法得：與其互為等電子體的分子有SO2，離子有NO。故答案為：V形；SO2；NO；

(4)A、B、C、D四種元素簡單氫化物中水在常溫下是液態(tài)，其余為氣態(tài)，HF相對分子質(zhì)量大、極性強(qiáng)，沸點(diǎn)高于氨，甲烷分子間不能形成氫鍵，沸點(diǎn)最低，沸點(diǎn)由高到低的順序是H2O>HF>NH3>CH4。(用化學(xué)式表示)故答案為：H2O>HF>NH3>CH4；

(5)Cu在元素周期表中位于ds區(qū)，Cu的晶體中原子的堆積方式 面心立方最密堆積，是圖中的丙(填寫“甲、乙或丙”)，銅原子周圍有上面3個(gè)，下面3個(gè)，中間層6個(gè)，其配位數(shù)為12。故答案為：ds；丙；12；

(6)Cu(OH)2難溶于水，易溶于氨水，其溶于氨水生成可溶的[Cu(NH3)4]2+，離子方程式Cu(OH)2+4NH3·H2O=[Cu(NH3)4]2++2OH-+4H2O或Cu(OH)2+4NH3=[Cu(NH3)4]2++2OH-。故答案為：Cu(OH)2+4NH3·H2O=[Cu(NH3)4]2++2OH-+4H2O或Cu(OH)2+4NH3=[Cu(NH3)4]2++2OH-；

(7)依據(jù)晶胞結(jié)構(gòu)可知，1個(gè)晶胞含有Ca2＋個(gè)數(shù)為：1，含有Ti4＋個(gè)數(shù)為：×8=1，含有O2-個(gè)數(shù)為：×6=3，1個(gè)晶胞含有1個(gè)CaTiO3，已知CaTiO3的摩爾質(zhì)量為136g/mol，NA為阿伏加德羅常數(shù)，則1mol晶胞質(zhì)量為136g，設(shè)晶胞邊長為acm，則1mol晶胞體積為a3NAcm3，晶胞密度ρ=，則a=cm，面對角線長度為：acm，該正八面體的邊長為cm，即×107nm。故答案為：×107。