Question

A、B、C、D、E為短周期元素且原子序數(shù)依次增大，其中A含有3個(gè)能級(jí)且每個(gè)能級(jí)所含的電子數(shù)相同；C的最外層有6個(gè)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)不同的電子；D是短周期元素中電負(fù)性最小的元素；E的最高價(jià)氧化物的水化物酸性最強(qiáng)．
（1）元素A、B、C的第一電離能由小到大的是

 

（用元素符號(hào)表示）．
（2）根據(jù)等電子原理寫(xiě)出化合物AC的結(jié)構(gòu)式

 

（3）已知DE晶體的晶胞如圖所示．若將DE晶胞中的所有E離子去掉，并將D離子全部換為A原子，再在其中的4個(gè)“小立方體”中心各放置一個(gè)A原子，且這4個(gè)“小立方體”不相鄰．位于“小立方體”中的A原子與最近的4個(gè)A原子以單鍵相連，由此表示A的一種晶體的晶胞（已知A-A鍵的鍵長(zhǎng)為a cm，N_A表示阿伏加德羅常數(shù)），則該晶胞中含有

 

 個(gè)A原子，該晶體的密度是

 

 g/cm³．

Answer 1

考點(diǎn)：晶胞的計(jì)算,元素電離能、電負(fù)性的含義及應(yīng)用

專(zhuān)題：化學(xué)鍵與晶體結(jié)構(gòu)

分析：A、B、C、D、E為前四周期元素且原子序數(shù)依次增大，其中A含有3個(gè)能級(jí)，且每個(gè)能級(jí)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；D是短周期元素中電負(fù)性最小的元素，則D為Na元素；C的最外層有6個(gè)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)不同的電子，處于ⅥA族，結(jié)合原子序數(shù)可知C為O元素，故B為N元素；E的最高價(jià)氧化物的水化物酸性最強(qiáng)，則E為Cl，據(jù)此解答．

解答： 解：（1）同周期隨原子序數(shù)增大第一電離能呈增大趨勢(shì)，但N元素原子2p能級(jí)容納3個(gè)電子，處于半滿(mǎn)穩(wěn)定狀態(tài)，能量較低，第一電離能高于氧元素，故第一電離能C＜O＜N，
故答案為：C＜O＜N；
（2）A為碳元素，C為氮元素，二者形成的CN^-與N₂為等電子體，由于N₂中形成N≡N，則CN^-中形成C≡N，則C、N形成的化合物結(jié)構(gòu)式為：N≡C-C≡N，
故答案為：N≡C-C≡N；
（3）NaCl晶體的晶胞中的所有Cl^-離子去掉，并將Cl^-離子全部換為C（碳）原子，再在其中的4個(gè)“小 立方體”中心各放置一個(gè)C（碳）原子，且這4個(gè)“小立方體”不相鄰．位于“小立方體”中的C原子與最近的4個(gè)C原子以單鍵相連，形成正四面體結(jié)構(gòu)，晶胞中C（碳）原子數(shù)目=4+8×

1

8

+6×

1

2

=8，晶胞質(zhì)量=8×

12g

NA

，C-C鍵的鍵長(zhǎng) 為a cm，如圖正四面體，連接F與A、B、C、D，則三棱錐A-BCD均分為等4個(gè)等體積的三棱椎，則V_{三棱錐A-BCD}=4V_{三棱錐F-BCD}=，故

1

3

S_△BCD?（a+h）=4×

1

3

S_△BCD?h，故h=

1

3

a，令正四面體的棱長(zhǎng)為x cm，連接AF并延長(zhǎng)交三角形BCD與O，O為正三角形BCD的中心，BO垂直平分CD，則BO的長(zhǎng)度=x cm×

3

2

×

2

3

=

3

3

xcm，在直角三角形BOF中，(

3

3

x)2+(

1

3

a)2=a²，解得x=

2 6 a

3

故晶胞的棱長(zhǎng)=

2

2

×2xcm=

2

2

×2×

2 6 a

3

cm=

4 3 a

3

cm，故晶胞的體積=(

4 3

3

a)3=

64

3 3

a3cm³，則晶胞密度=

8× 12g NA

64 3 3 a3

=

9 3

2a3NA

g?cm^-3，
故答案為：8、

9 3

2a3NA

g?cm^-3．

點(diǎn)評(píng)：本題考查物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)，推斷元素是解題關(guān)鍵，注意掌握元素周期律，（5）中密度計(jì)算為易錯(cuò)點(diǎn)、難點(diǎn)，需要學(xué)生具備一定的書(shū)寫(xiě)計(jì)算能力，難度較大．