Question

[化學(xué)——選修3：物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)]（15分）
已知元素A、B、C、D、E、F均屬前四周期且原子序數(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的基態(tài)原子2p軌道有2個(gè)未成對(duì)電子；C與D形成的化合物中C顯正化合價(jià)；E的M層電子數(shù)是N層電子數(shù)的4倍，F(xiàn)除最外層原子軌道處于半充滿(mǎn)狀態(tài)，其余能層均充滿(mǎn)電子，請(qǐng)回答下列問(wèn)題：
（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）F原子的外圍電子排布式為_(kāi)______，F(xiàn)的晶體中原子的堆積方式是下圖中的_______(填寫(xiě)“甲”、“乙”或“丙”)。

（3）B與C形成的四原子陰離子的立體構(gòu)型為      ，其中B原子的雜化類(lèi)型是       。
（4）任寫(xiě)一種與AB^－離子互為等電子體的離子       。
（5）F(OH)₂難溶于水，易溶于氨水，寫(xiě)出其溶于氨水的離子方程式                    。
（6）D和E形成的化合物的晶胞結(jié)構(gòu)如圖,其化學(xué)式為          ，

已知晶體的密度為g·cm^－3，阿伏加德羅常數(shù)為N_A，
則晶胞邊長(zhǎng)a=          cm。（用、N_A的計(jì)算式表示)
（7）A、B、C三種元素和氫元素形成的氰酸有兩種結(jié)構(gòu)，一種分子  
內(nèi)含有叁鍵，稱(chēng)為氰酸，另一種分子內(nèi)不含叁鍵，稱(chēng)為異氰酸，   
且兩種結(jié)構(gòu)中所有原子最外層均已達(dá)到穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，分子中也不含環(huán)狀結(jié)構(gòu)。請(qǐng)分別寫(xiě)
出氰酸和異氰酸的結(jié)構(gòu)式：_______________、______________。

Answer 1

（1）C O N（1分）
（2）3d¹⁰4s¹ （1分） 丙（1分）
（3）平面三角形（1分），sp²（1分）
（4）C₂^2- 或O₂²⁺（2分） 
（5）Cu(OH)₂+4NH₃·H₂O = Cu(NH₃)₄²⁺ + 2OH^- + 4H₂O[或Cu(OH)₂+4NH₃ = Cu(NH₃)₄²⁺ + 2OH^-]（2分）    
（6）CaF₂（2分）     （2分）
（7）（1分）（1分）

試題分析：首先確定A為碳元素，C為氧元素，根據(jù)“A、B、C”序數(shù)依次增大，確定B為氮元素，又根據(jù)“C與D形成的化合物中C顯正化合價(jià)”可確定D為非金屬性最強(qiáng)的氟元素，根據(jù)“E的M層電子數(shù)是N層電子數(shù)的4倍”確定E為鈣元素，最后根據(jù)“F除最外層原子軌道處于半充滿(mǎn)狀態(tài)，其余能層均充滿(mǎn)電子”確定F為銅元素。
⑴根據(jù)C、N、O的非金屬性大小為C＜N＜O，則第一電離能大小為C＜O＜N（反常）。
⑵根據(jù)Cu原子的基態(tài)電子排布式為[Ar]3d¹⁰4s¹，則其外圍電子的排布式為3d¹⁰4s¹；金屬銅的堆積方式為面心立方最密堆積（丙圖）。
⑶N與O形成的四原子陰離子為NO₃^-，中心原子的?鍵數(shù)＝3，孤對(duì)電子對(duì)數(shù)＝，則中心原子的價(jià)電子對(duì)數(shù)為3，屬于sp²雜化，由于無(wú)孤對(duì)電子，故其空間構(gòu)型為平面三角形。
⑷根據(jù)“增減找鄰、同族互換”原則可得CN^－的等電子體離子有C₂^2- 或O₂²⁺。
⑸Cu(OH)₂溶于氨水生成Cu(NH₃)₄(OH)₂（強(qiáng)電解質(zhì)），據(jù)此可寫(xiě)出該反應(yīng)的離子方程式。
⑹F與Ca形成的化合物為CaF₂，在CaF₂的晶胞中含有Ca：8×1/8+6×1/2=4（個(gè)），含F(xiàn)：8×1＝8（個(gè)）則該晶胞的密度為，化簡(jiǎn)得a=cm。
⑺根據(jù)由碳、氮、氧、氫元素構(gòu)成的氰酸“分子內(nèi)含有叁鍵，所有原子最外層均已達(dá)到穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，分子中也不含環(huán)狀結(jié)構(gòu)”可確定其結(jié)構(gòu)式為；同理可確定異氰酸（分子內(nèi)不含叁鍵）的結(jié)構(gòu)式為。