Question

A、B、C、D、E、F均為周期表中前四周期元素，其原子序數(shù)依次增大，其中A、B、C為短周期非金屬元素．A是形成化合物種類最多的元素；B原子基態(tài)電子排布中只有一個未成對電子；C是同周期元素中原子半徑最小的元素．D的基態(tài)原子在前四周期元素的基態(tài)原子中單電子數(shù)最多；E 與D相鄰，E的某種氧化物X與C的氫化物的濃溶液加熱時反應(yīng)常用于實驗室制取氣態(tài)單質(zhì)C；F與D的最外層電子數(shù)相等．回答下列問題（相關(guān)回答均用元素符號表示）：
（1）D的基態(tài)原子的核外電子排布式是

 

．
（2）B的氫化物的沸點(diǎn)比C氫化物的沸點(diǎn)

 

（填“高”或“低”），原因是

 

．
（3）A的電負(fù)性

 

C的電負(fù)性（填“大于”或“小于”），A形成的氫化物A₂H₄中A的雜化類型是

 

．
（4）X在制取C單質(zhì)中的作用是

 

，C的某種含氧酸鹽常用于實驗室中制取氧氣，此酸根離子中化學(xué)鍵的鍵角

 

 109°28′（填“＞”、“=”或“＜”）．
（5）已知F與C的某種化合物的晶胞結(jié)構(gòu)如圖所示，則該化合物的化學(xué)式是

 

，若F與C原子最近的距離為a cm，則該晶體的密度為

 

g?cm^-3（只要求列算式，不必計算出數(shù)值，阿伏加德羅常數(shù)的數(shù)值為N_A ）．

Answer 1

分析：A、B、C、D、E、F均為周期表中前四周期元素，其原子序數(shù)依次增大，其中A、B、C為短周期非金屬元素．A是形成化合物種類最多的元素，則A為碳元素；B原子基態(tài)電子排布中只有一個未成對電子，外圍電子排布為ns²np¹或ns²np⁵，結(jié)合原子序數(shù)且B為非金屬性元素，可推知外圍電子排布為ns²np⁵，C是同周期元素中原子半徑最小的元素，處于ⅦA族，可推知B為F元素、C為Cl元素；D的基態(tài)原子在前四周期元素的基態(tài)原子中單電子數(shù)最多，其原子外圍電子排布式為1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁵4s¹，則D為Cr；E與D相鄰，E的某種氧化物X與HCl的濃溶液加熱時反應(yīng)常用于實驗室制取氣態(tài)單質(zhì)Cl₂，則E為Mn、X為MnO₂；F與D的最外層電子數(shù)相等，最外層電子排布為ns¹，原子序數(shù)大于Cr，則F為Cu，據(jù)此解答．

解答：解：A、B、C、D、E、F均為周期表中前四周期元素，其原子序數(shù)依次增大，其中A、B、C為短周期非金屬元素．A是形成化合物種類最多的元素，則A為碳元素；B原子基態(tài)電子排布中只有一個未成對電子，外圍電子排布為ns²np¹或ns²np⁵，結(jié)合原子序數(shù)且B為非金屬性元素，可推知外圍電子排布為ns²np⁵，C是同周期元素中原子半徑最小的元素，處于ⅦA族，可推知B為F元素、C為Cl元素；D的基態(tài)原子在前四周期元素的基態(tài)原子中單電子數(shù)最多，其原子外圍電子排布式為1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁵4s¹，則D為Cr；E與D相鄰，E的某種氧化物X與HCl的濃溶液加熱時反應(yīng)常用于實驗室制取氣態(tài)單質(zhì)Cl₂，則E為Mn、X為MnO₂；F與D的最外層電子數(shù)相等，最外層電子排布為ns¹，原子序數(shù)大于Cr，則F為Cu，
（1）D的基態(tài)原子在前四周期元素的基態(tài)原子中單電子數(shù)最多，其核外電子排布式：1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁵4s¹，故答案為：1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁵4s¹；
（2）HF分子間能形成氫鍵，故其沸點(diǎn)比較HCl高，故答案為：高；HF分子間能形成氫鍵；
（3）同周期自左而右電負(fù)性增大，故電負(fù)性C＜F，C₂H₄中C原子成2個C-H、1個C=C雙鍵，不含孤對電子，C原子采取sp²雜化，故答案為：小于；sp²；
（4）MnO₂在制取Cl₂單質(zhì)中的作用是氧化劑，C的某種含氧酸鹽常用于實驗室中制取氧氣，此酸根離子為ClO₃^-，Cl原子價層電子對數(shù)=3+

7+1-2×3

2

=4，含有1對孤對電子，為三角錐形，故化學(xué)鍵的鍵角＜109°28′，
故答案為：氧化劑；＜；
（5）由晶胞結(jié)構(gòu)可知，晶胞中黑色球數(shù)目=4、白色球數(shù)目=8×

1

8

+6×

1

2

=4，故該化合物的化學(xué)式是CuCl，晶胞的質(zhì)量=4×

99.5

NA

g，晶胞中黑色球與周圍的4個白色球形成正四面體結(jié)構(gòu)，若Cu與Cl原子最近的距離為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，令正四面體的棱長為x cm，連接AF并延長交三角形BCD與O，O為正三角形BCD的中心，BO垂直平分CD，則BO的長度=x cm×

3

2

×

2

3

=

3 x

3

cm，在直角三角形BOF中，（

3 x

3

）²+（

1

3

a）²=a²，解得x=

2 6 a

3

，故晶胞的棱長=

2

2

×2x cm=

2

2

×2×

2 6 a

3

cm=

4 3 a

3

cm，故晶胞的體積=（

4 3 a

3

cm）³=

64

3 3

a³ cm³，則晶胞密度=

4× 99.5 NA g

64 3 3 a3  cm3

=

99.5×3 3

16a3NA

g?cm^-3，
故答案為：

99.5×3 3

16a3NA

．

點(diǎn)評：本題考查物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)，推斷元素是解題的關(guān)鍵，（5）中晶胞計算為易錯點(diǎn)、難點(diǎn)，需要學(xué)生具備一定的數(shù)學(xué)計算能力，難點(diǎn)較大．