Question

18．A、B、C、D、E、F、G六种元素的原子序数依次增大．A的离子和B的内层电子数相同，B原子核外电子分处3个不同能级，且每个能级上排布的电子数相同，A与C能形成AC₃分子且VSEPR模型为四面体形，D原子p轨道成对电子数等于未成对电子数，E原子核外每个原子轨道上的电子都已成对，F原子的最外层电子数等于其周期序数，E和F位于同一周期．G是第四周期的元素，最外层电子数与A相同且内层均填充满电子．
请回答下列问题：
（1）写出C的基态原子的价电子排布图，与AC₃分子互为等电子体的阳离子为H₃O⁺；
（2）第一电离能E＞F（填“＞”或“＜”），原因是镁原子结构中各亚层均处于全满状态，能量低稳定，单质E的硬度＜单质F（填“＞”或“＜”），原因是镁离子半径大于铝离子，且在铝中自由电子比镁多，所以铝中金属键比镁强；
（3）光谱证实单质F与强碱溶液反应有[F（OH）₄]^-生成，则[F（OH）₄]^-中存在ace；
a．共价键  b．非极性键  c．σ键  d．，π键  e．配位键
（4）BD₂在高温高压下所形成的晶胞如图所示．该晶体的类型属于原子．晶体，该晶体中B原子的杂化类型为sp³，D原子的杂化类型为sp³．
（5）G的基态原子的电子排布式1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3ds¹⁰4s¹，G元素位于元素周期表的ds区（填“s”或“p“或“d”或“ds”），G单质晶体中原子的堆积方式为面心立方最密堆积，已知G原子量M，晶胞棱长a cm，阿伏伽德罗常数为N_A，列出G单质晶体的密度的表达式：ρ=$\frac{4M}{{N}_{A}{a}^{3}}$g•cm^-3．

Answer 1

分析 根据题意，A、B、C、D、E、F、G为原子序数依次增大的短七种短周期主族元素，B原子核外电子分处3个不同能级，则B为C，D原子p轨道成对电子数等于未成对电子数，P亚层三个轨道中的电子数只能是2、1、1共四个电子，核外电子排布式1S²2S²2P⁴，所以核外电子总数为8，D元素是O元素；C的原子序数介于B、D之间，所以C为N元素，A与C能形成AC₃分子且VSEPR模型为四面体形，则A为H元素，E原子核外每个原子轨道上的电子都已成对，F原子的最外层电子数等于其周期序数，E和F位于同一周期，则E为Mg，F为Al，G是第四周期的元素，最外层电子数与A相同且内层均填充满电子，则G为Cu元素，根据推断出的元素进行解答．

解答 解：根据题意，A、B、C、D、E、F、G为原子序数依次增大的短七种短周期主族元素，B原子核外电子分处3个不同能级，则B为C，D原子p轨道成对电子数等于未成对电子数，P亚层三个轨道中的电子数只能是2、1、1共四个电子，核外电子排布式1S²2S²2P⁴，所以核外电子总数为8，D元素是O元素；C的原子序数介于B、D之间，所以C为N元素，A与C能形成AC₃分子且VSEPR模型为四面体形，则A为H元素，E原子核外每个原子轨道上的电子都已成对，F原子的最外层电子数等于其周期序数，E和F位于同一周期，则E为Mg，F为Al，G是第四周期的元素，最外层电子数与A相同且内层均填充满电子，则G为Cu元素，
（1）C为N元素，C的基态原子的价电子排布图为，与HN₃分子互为等电子体的阳离子为 H₃O⁺，
故答案为：；H₃O⁺；
（2）E为Mg，F为Al，由于镁原子结构中各亚层均处于全满状态，能量低稳定，所以镁比铝的第一电离能高，由于镁离子半径大于铝离子，且在铝中自由电子比镁多，所以铝中金属键比镁强，所以铝的硬度大于镁，
故答案为：＞；镁原子结构中各亚层均处于全满状态，能量低稳定；＜；镁离子半径大于铝离子，且在铝中自由电子比镁多，所以铝中金属键比镁强；
（3）光谱证实单质AI与强碱性溶液反应有[AI（OH）₄]^-生成，可看作其中铝原子和三个羟基形成三对共用电子对，形成三个极性共价键，形成AI（OH）₃；AI（OH）₃溶解在强碱中，和OH^-形成[AI（OH）₄]^-，利用的是铝原子的空轨道和氢氧根离子的孤对电子形成的配位键；由两个相同或不相同的原子轨道沿轨道对称轴方向相互重叠而形成的共价键，叫做σ键，所以[AI（OH）₄]^-中也形成了σ键．
故答案为：ace；
（4）根据BD₂即CO₂在高温高压下所形成的晶胞晶胞结构可知，碳原子和氧原子以单键形成了立体网状结构，所以该晶体为原子晶体，根据晶胞中碳原子和氧原子的结构可知，碳原子的价层电子对数为$\frac{4+4}{2}$=4，所以C原子的杂化方式为SP³杂化，氧原子的价层电子对数为$\frac{6+2}{2}$=4，所以O原子的杂化方式为SP³杂化，
故答案为：原子；sp³；sp³；
（5）G为Cu元素，是29号元素，所以其基态原子的电子排布式为1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3ds¹⁰4s¹，Cu元素位于元素周期表的 ds区，Cu单质晶体中原子的堆积方式为面心立方最密堆积，所以每个晶胞中含有铜原子数为$8×\frac{1}{8}+6×\frac{1}{2}$=4，所以铜的密度ρ=$\frac{\frac{4×M}{{N}_{A}}}{{a}^{3}}$g•cm^-3=$\frac{4M}{{N}_{A}{a}^{3}}$g•cm^-3，
故答案为：1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3ds¹⁰4s¹； ds；$\frac{4M}{{N}_{A}{a}^{3}}$．

点评 本题考查了原子核外电子排布、电负性电离能的概念含义和应用、等电子体、化学键形成、原子轨道杂化方式和类型、氢键的实际应用，元素周期表的应用等知识，综合性较大．