_ 。
(3)已知DC4常温下为气体,则该物质的晶体类型是____________,组成微粒的中心原子的轨道杂化类型为________,空间构型是________。
2+
2+
2+
(4)Cu容易与AH3形成配离子[Cu(AH3)4],但AC3不易与Cu形成配离子,其原因是_ _。
(5)A、B两元素分别与D形成的共价键中,极性较强的是________。A、B两元素间能形成多种二元化合物,其中与A互为等电子体的物质的化学式为 _ _。
(6)已知E单质的晶胞如图所示,则晶体中E原子的配位数为________,一个E的晶胞质量为________。
3-
【解析】A、B、C、D、E都是周期表中前四周期的元素,它们的原子序数依次增大。A元素原子的核外p电子数比s电子数少1,则A元素的核外电子排布为1s2s2p,不可能为1s2s2p3s,因此A为氮元素。C是电负性最大的元素,所以C是F,则B是O。D原子次外层电子数是最外层电子数2倍,则D为硅元素。E是第Ⅷ族中原子序数最小的元素,E为铁元素。
(1)C为F,原子序数为9,基态原子的电子排布式为1s2s2p。
(2)氮原子的2p能级处于较稳定的半充满状态,所以第一电离能大于氧元素。
(3)根据SiF4常温下为气体,该物质在固态时构成分子晶体,组成微粒的中心原子Si与4个F相连,没有孤电子对,采用sp杂化,空间构型是正四面体形。
(4)氨易于与Cu形成配离子,而NF3难与Cu形成配离子,由于电负性F>N>H,在NF3分子中,共用电子对偏向F,使得N上的孤电子对难与Cu形成配位键。
(5)O的非金属性较强,吸引电子的能力大于N,极性较强的是Si—O键,A、B两元素间能形成多种二元化合物,其中与
互为等电子体的物质的化学式为N2O。
2+
2+
2+
3
2
2
5
2
2
3
2
2
5
2
(6)根据铁单质的晶胞示意图,晶胞为体心立方,体心的铁原子到8个顶点的距离相等且最短,铁原子的配位数为8,一个铁的晶胞中含有铁原子的数目为1+8×=2,1 mol晶胞的质量为112 g,一个晶胞的质量为
g。 答案:(1)1s2s2p
- 5 -
2
2
5
(2)N>O 氮原子的2p能级处于较稳定的半充满状态 (3)分子晶体 sp 正四面体形
(4)由于电负性F>N>H,在NF3分子中,共用电子对偏向F,使得N上的孤电子对难与Cu形成配位键 (5)Si—O键 N2O (6)8
g
2+
3
【加固训练】
已知A、B、C、D、E、F为周期表前四周期原子序数依次增大的六种元素。其中A是元素周期表中原子半径最小的元素,B原子最外层电子数是内层电子数的2倍。D、E为同主族元素,且E的原子序数是D的2倍。F元素在地壳中含量位于金属元素的第二位。回答下列问题: (1)F元素价层电子排布式为________。 (2)关于B2A2的下列说法中正确的是_______ A.B2A2中的所有原子都满足8电子结构 B.每个B2A2分子中σ键和π键数目比为1∶1 C.B2A2是由极性键和非极性键形成的非极性分子 D.B2A2分子中的A—B键属于s—spσ键
(3)B和D形成的一种三原子分子与C和D形成的一种化合物互为等电子体,则满足上述条件的B和D形成的化合物的结构式为________。
(4)C元素原子的第一电离能比B、D两元素原子的第一电离能都高的主要原因是 _ _。
(5)D的氢化物比E的氢化物沸点高,其主要原因是________________;E的氢化物的价层电子对互斥模型为________,E原子的杂化方式为__ 。
(6)F单质的晶体在不同温度下有两种堆积方式,即面心立方堆积和体心立方堆积,其晶胞的棱边长分别为acm、bcm,则F单质的这两种晶体密度之比为________,F原子的配位数之比为________。
【解析】已知A、B、C、D、E、F为周期表前四周期原子序数依次增大的六种元素。其中A是元素周期表中原子半径最小的元素,A为氢元素。B原子最外层电子数是内层电子数的2倍,B有2个电子层,最外层电子数为4,故B为碳元素。D、E为同主族元素,且E的原子序数为D的2倍,D为氧元素,E为硫元素。C为氮元素,F元素在地壳中含量位于金属元素的第二位,F为Fe元素。 (1)Fe元素是26号元素,价层电子排布式为3d4s。
(2)B2A2为C2H2,分子中H原子不满足8电子结构,故A错误;含有2个碳氢键、1个碳碳三键,单键为σ键,三键中含有1个σ键、2个π键,σ键与π键之比为3:2,故B错误;碳氢键为极性键,碳碳三键是非极性键,
- 6 -
6
2
为对称结构,属于非极性分子,故C正确;分子中C原子采取sp杂化,故C-H键为s-spσ键,故D正确;故答案为CD。
(3)B和D形成的一种三原子分子与C和D形成的一种化合物互为等电子体,则为CO2与N2O,CO2是直线型,其结构式为OCO。
(4)N元素原子2p能级有3个电子,为半满稳定状态,能量较低,较稳定,失去第一个电子需要的能量比C、O多。
(5)D的氢化物为H2O,分子之间有氢键,E的氢化物为H2S,分子之间没有氢键,H2O分子间存在氢键较H2S分子间的范德华力强,所以沸点高。
在H2S分子中S原子成2个S-H键,含有2对孤电子对,价层电子对为4,价层电子对互斥理论模型为四面体型,S原子的杂化方式为sp杂化。
(6)面心立方晶胞边长为acm,体积V=acm,含有Fe原子数目为8×+6×=4,故aρ(面心)=4×心立方晶胞边长为bcm,体积V=bcm,含有Fe原子数目为8×+1=2,故bρ(体心)=2×
3
3
3
3
3
3
3
3
3
,体,故ρ(面
心)∶ρ(体心)=2b∶a;面心立方晶胞中每个Fe原子周围有12个Fe原子,体心立方晶胞中每个Fe原子周围有8个Fe原子,故Fe原子配位数之比为12∶8=3∶2。 答案:(1)3d4s (2)C D (3)OCO
(4)氮原子最外层电子排布为2s2p,2p为半满,能量低较稳定,失去第一个电子需要的能量高于碳和氧 (5)H2O分子间存在氢键较H2S分子间的范德华力强 四面体 sp (6)2b∶a 3∶2
4.(15分)有A、B、C、D、E五种原子序数依次增大的元素(原子序数均不大于30)。A的基态原子2p能级有3个单电子;C的核外没有成单电子,B、C两元素形成的化合物晶胞结构如下图所示;D的3p能级有1个单电子,且与B所在主族相邻;E元素在地壳中含量居第四位;则:
3
3
3
2
3
3
6
2
(1)写出基态E原子的价电子排布式________。
(2)A的最简单氢化物分子的空间构型为________,其中A原子的杂化类型是________。 (3)B能形成两种常见的单质,其分子式分别为__ ,
- 7 -
其沸点是同族元素氢化物中最高的原因是__ 。 (4)A和D形成的化合物中,D显正化合价,试写出该化合物与水反应的方程式: _ __。
(5)B、C两元素形成的化合物晶胞结构中,B原子是________堆积(填堆积模型);已知B和C形成的化合物晶体的密度为ρg·cm,阿伏加德罗常数为NA,求晶胞边长a=________cm。(用含ρ、NA的计算式表示) 【解析】有A、B、C、D、E五种原子序数依次增大的元素(原子序数均不大于30)。A的基态原子2p能级有3个单电子,则A是N;E元素在地壳中含量居第四位,因此E是Fe;C的核外没有成单电子,B、C两元素形成化合物,则C最外层电子排布应为3s,为镁元素。根据晶胞结构可知二者的化学式为BC或CB,B应该是O。D的3p能级有1个单电子,则D是Al或Cl,且与B所在主族相邻,因此D是Cl。 (1)铁的原子序数是26,则基态铁原子的价电子排布式为3d4s。
(2)A的最简单氢化物分子是氨气,其空间构型为三角锥形,其中氮原子含有一对孤对电子,则氮原子的杂化类型是sp。
(3)B能形成两种常见的单质,其分子式分别为O2、O3;其沸点是同族元素氢化物中最高的原因是水分子间存在氢键。
(4)A和D形成的化合物中,D显正化合价,则该化合物的化学式为NCl3,该化合物与水反应的方程式为NCl3+3H2O
NH3+3HClO或NCl3+3H2O
NH4ClO+2HClO。
3
6
2
2
-3
(5)B、C两元素形成的化合物晶胞结构中,B原子是面心立方最密堆积;根据晶胞结构可知分子中含有4个
×NA=4可知晶胞边长a=
3
Mg和4个O,则根据
6
2
cm。
答案:(1)3d4s (2)三角锥形 sp (3)O2、O3 水分子间存在氢键 (4)NCl3+3H2O
NH3+3HClO(或NCl3+3H2O
NH4ClO+2HClO)
(5)面心立方最密
5.(15分)Ⅰ.80%左右的非金属元素在现代技术包括能源、功能材料等领域占有极为重要的地位。
(1)氮及其化合物与人类生产、生活息息相关,基态N原子中电子在2p轨道上的排布遵循的原则是_ _,N2F2分子中氮原子的杂化方式是________,1 mol N2F2含有________个σ键。
(2)高温陶瓷材料Si3N4晶体中键角N—Si—N______Si—N—Si(填“>”“<”或“=”),原因是 __。
Ⅱ.金属元素在现代工业中也占据极其重要的地位,钛被称为“未来的钢铁”,具有质轻,抗腐蚀,硬度大的
- 8 -