Question

14．A、B、D、E、F是原子序數(shù)依次增大的五種前四周期元素，相關信息如下：

A	原子半徑最小的元素
B	原子核外電子有6種不同的運動狀態(tài)
E	原子L電子層上有兩個未成對電子
F	原子最外層有2個電子，次外層電子數(shù)為D原子最外層電子數(shù)的2倍

（1）D元素是氮（填元素名稱）；D、E兩元素第一電離能較大的是N（填元素符號）；原因是氮元素原子2p軌道為半滿穩(wěn)定狀態(tài)，能量較低，第一電離能大于元素的．
（2）B、D元素分別與A元素形成的最簡單分子的VSERP模型分別為四面體形、四面體形（用文字描述），兩者沸點較高的是NH₃（填化學式），原因是氨氣分子之間形成氫鍵，而甲烷分子之間不能形成氫鍵．
（3）F元素基態(tài)原子價電子排布圖為，能量最高的電子占據(jù)的能級符號為3d，該能級所在能層具有的原子軌道數(shù)為9．
（4）D、F形成的一種晶體，晶胞如圖所示，該晶體化學式為TiN．已知晶體的密度為ρ g•cm^-3，阿伏伽德羅常數(shù)為N_A，則晶胞邊長為$\root{3}{\frac{248}{ρ{N}_{A}}}$×10¹⁰pm．

Answer 1

分析 A、B、D、E、F是原子序數(shù)依次增大的五種前四周期元素，A是原子半徑最小的元素，則A為H元素；B元素原子核外電子有6種不同的運動狀態(tài)，則B為碳元素；E元素原子L電子層上有兩個未成對電子，原子序數(shù)大于碳，故原子核外電子排布式為1s²2s²2p⁴，則E為O元素；D的原子序數(shù)介于碳、氧之間，故D為N元素；F元素原子最外層有2個電子，次外層電子數(shù)為氮原子最外層電子數(shù)的2倍，次外層電子數(shù)為10，只能處于第四周期，核外電子數(shù)為2+8+10+2=22，故F為Ti．

解答 解：A、B、D、E、F是原子序數(shù)依次增大的五種前四周期元素，A是原子半徑最小的元素，則A為H元素；B元素原子核外電子有6種不同的運動狀態(tài)，則B為碳元素；E元素原子L電子層上有兩個未成對電子，原子序數(shù)大于碳，故原子核外電子排布式為1s²2s²2p⁴，則E為O元素；D的原子序數(shù)介于碳、氧之間，故D為N元素；F元素原子最外層有2個電子，次外層電子數(shù)為氮原子最外層電子數(shù)的2倍，次外層電子數(shù)為10，只能處于第四周期，核外電子數(shù)為2+8+10+2=22，故F為Ti．
（1）由上述分析可知，D元素是氮，氮元素原子2p軌道為半滿穩(wěn)定狀態(tài)，能量較低，第一電離能大于元素的，
故答案為：氮；N；氮元素原子2p軌道為半滿穩(wěn)定狀態(tài)，能量較低，第一電離能大于元素的；
（2）B、D元素分別與A元素形成的最簡單分子分別為CH₄、NH₃，分子中碳原子、氮原子價層電子對數(shù)均為4，故它們的VSERP模型分別為四面體形、四面體形，由于氨氣分子之間形成氫鍵，而甲烷分子之間不能形成氫鍵，故氨氣的沸點較高，
故答案為：四面體形；四面體形；NH₃；氨氣分子之間形成氫鍵，而甲烷分子之間不能形成氫鍵；
（3）F為Ti元素，價電子排布式為3d²4s²，基態(tài)原子價電子排布圖為，能量最高的電子占據(jù)的能級符號為3d，該能級所在能層為M能層，有3s、3p、3d，分別含有原子軌道數(shù)目為1、3、5，具有的原子軌道數(shù)為9，
故答案為：；3d；9；
（4）Ti原子處于晶胞內部，晶胞中Ti原子數(shù)目為4，N原子處于晶胞頂點與面心，晶胞中N原子數(shù)目為8×$\frac{1}{8}$+6×$\frac{1}{2}$=4，故該晶體化學式為TiN，晶胞質量為4×$\frac{48+14}{{N}_{A}}$g，晶體的密度為ρ g•cm^-3，則晶胞邊長為$\root{3}{\frac{4×\frac{48+14}{{N}_{A}}g}{ρg•c{m}^{-3}}}$=$\root{3}{\frac{248}{ρ{N}_{A}}}$cm=$\root{3}{\frac{248}{ρ{N}_{A}}}$×10¹⁰ pm，
故答案為：TiN；$\root{3}{\frac{248}{ρ{N}_{A}}}$×10¹⁰．

點評 本題是對物質結構與性質的考查，涉及核外電子排布式、電離能、價層電子對互斥理論、氫鍵、晶胞計算等，注意同周期主族元素中第一電離能異常情況，注意氫鍵對物質性質的影響．