Question

【化学—选修3:物质结构】前四周期原子序数依次增大的六种元素，A、B、C、D、E、H中，A元素在宇宙中含量最丰富，B元素基态原子的核外有3种能量不同的原子轨道，且每种轨道中的电子数目相同。D元素是地壳中含量最多的元素，E为d区元素，其外围电子排布中有4对成对电子，H元素基态原子最外层只有一个电子，其它层均已充满电子。

（1）E元素在周期表中的位置是             。

（2）六种元素中电负性最大的元素为     ，前五种元素中第一电离能最小的元素为______（写元素符号）。C元素与元素氟能形成C₂F₂分子，该分子中C原子的杂化方式是____________。

（3）配合物E（BD）₄常温下为液态，易溶于CCl₄、苯等有机溶剂，据此判断该分子属于         分子（填“极性”或“非极性”）。该分子中σ键与π键数目比为          。

（4）H单质的晶胞结构如图所示，则原子采取的堆积方式为                   ，若已知H原子半径为r pm ，N_A表示阿伏伽德罗常数，摩尔质量为M，用相应字母表示：

①该原子的配位数为           。

②该晶体的密度为           g/cm³。

③H原子采取这种堆积方式的空间利用率为           (用含π表达式表示)。

Answer

（1）第四周期第Ⅷ族 （2）O Ni sp2（3）非极性 1：1

（4）面心立方最密堆积①12 ②③×100%（不写也100%给分）

【解析】

试题分析：前四周期原子序数依次增大的六种元素，A、B、C、D、E、H中，A元素在宇宙中含量最丰富，则A是H；B元素基态原子的核外有3种能量不同的原子轨道，且每种轨道中的电子数目相同，因此B是C。D元素是地壳中含量最多的元素，所以D是O，则C是N；E为d区元素，其外围电子排布中有4对成对电子，所以E应该是Ni；H元素基态原子最外层只有一个电子，其它层均已充满电子，则F是Cu。

（1）Ni元素的原子序数是28，在周期表中的位置是第四周期第Ⅷ族。

（2）非金属性越强，电负性越大，则六种元素中电负性最大的元素为O，前五种元素中只有Ni是金属，因此第一电离能最小的元素为Ni。N元素与元素氟能形成N2F2分子，根据8电子稳定结构可知该分子的结构式为F－N＝N－F，即N原子含有1对孤对电子，因此N原子的杂化方式是sp2杂化。

（3）配合物Ni（CO）4常温下为液态，易溶于CCl4、苯等有机溶剂，由于四氯化碳和苯均是非极性分子，则根据相似相容原理可知该分子属于非极性分子。单键都是σ键，三键中含有1个σ键和2个π键，则该分子中σ键与π键数目比为8：8＝1：1。

（4）H单质的晶胞结构如图所示，则原子采取的堆积方式为面心立方最密堆积，若已知H原子半径为r pm ，NA表示阿伏伽德罗常数，摩尔质量为M，用相应字母表示：

①根据晶胞结构可知该原子的配位数为12。

②晶胞中含有铜原子的个数是8×1/8+6×1/2=4，铜原子半径是rpm，则面对角线是4rpm，则晶胞的边长是，则该晶体的密度为＝g/cm3。

③晶胞中铜原子的体积，晶胞的体积是，所以这种堆积方式的空间利用率为＝×100%。

【考点定位】本题主要是考查元素推断、电离能、杂化轨道、分子极性、晶胞结构判断与计算等

【名师点晴】该题考查的知识点较多，物质结构与性质常考知识点有：（1）电子排布式、轨道表示式、成对未成对电子、全满半满；（2）分子立体构型；（3）氢键；（4）晶体类型、特点、性质；（5）分子的极性；（6）性质比较：熔沸点、稳定性、溶解性、电负性、电离能；（7）杂化；（8）晶胞；（9）配位键、配合物；（10）等电子体；（11）σ键和π键等。解答该类试题的关键是一定要牢固掌握基础知识；细心审题，准确运用化学用语回答问题是关键。其中杂化类型的判断和晶胞的分析和计算是难点，杂化类型的判断可以根据分子结构式进行推断，杂化轨道数＝中心原子孤电子对数(未参与成键)＋中心原子形成的σ键个数，方法二为根据分子的空间构型推断杂化方式。关于晶胞的分析和计算，解答此类问题的关键是正确分析微粒在晶胞中的位置关系，结合晶胞的结构特点和数学有关知识借助于均摊法进行晶胞的有关计算。