Question

【題目】已知元素A、B、C、D、E、F均屬前四周期且原子序數依次增大，其中A含有3個能級，且每個能級所含的電子數相同，C的基態原子2p軌道有2個未成對電子；C與D形成的化合物中C顯正化合價；E的M層電子數是N層電子數的4倍，F除最外層原子軌道處于半充滿狀態，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___個單電子。D原子的價電子排布圖為___。

(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由高到低的順序是___。(用化學式表示)

(5)F在元素周期表中位于__區，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，結構如圖丁所示(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-構成的正八面體的體心位置，則該正八面體的邊長為___nm(填計算式)。(CaTiO3的摩爾質量為136g/mol，NA為阿伏加德羅常數)。

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，且原子序數依次增大，其中A含有3個能級，且每個能級所含的電子數相同，則其原子核外電子排布為1s22s22p2，故A為碳元素；C的基態原子2p軌道有2個未成對電子，原子序數大于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，則D的電負性大于C，所以D是F元素；E的M層電子數是N層電子數的4倍，處于第四周期，F原子序數大于E，也處于第四周期，其內部各能層均排滿，且最外層電子數為1，則F的核外電子數=2+8+18+1=29，故F為Cu；結合原子序數可知，E原子最外層電子數只能為2，M層電子數是8，則E是Ca元素，據此分析解答。

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

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

(3)C為氧元素，O3分子中心原子價層電子對數=2+=3，且O原子含1個孤電子對，所以其空間構型為V形，O3分子的立體構型為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，其余為氣態，HF相對分子質量大、極性強，沸點高于氨，甲烷分子間不能形成氫鍵，沸點最低，沸點由高到低的順序是H2O>HF>NH3>CH4。(用化學式表示)故答案為：H2O>HF>NH3>CH4；

(5)Cu在元素周期表中位于ds區，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，下面3個，中間層6個，其配位數為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)依據晶胞結構可知，1個晶胞含有Ca2＋個數為：1，含有Ti4＋個數為：×8=1，含有O2-個數為：×6=3，1個晶胞含有1個CaTiO3，已知CaTiO3的摩爾質量為136g/mol，NA為阿伏加德羅常數，則1mol晶胞質量為136g，設晶胞邊長為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。