Question

A、B、C、D、E、F为前四周期元素且原子序数依次增大，其中A含有3个能级，且每个能级所含的电子数相同；C的最外层有6个运动状态不同的电子；D是短周期元素中电负性最小的元素；E的最高价氧化物对应的水化物酸性最强；F除最外层原子轨道处于半充满状态，其余能层均充满电子。G元素与D元素同主族，且相差3个周期。

(1)用电子式表示C的氢化物的形成过程_________(用元素符号表示)。

(2)F原子的外围电子排布式为________，F的晶体中原子的堆积方式是下图中的______（填“甲”“乙”或“丙”）。

(3)D与E、G与E形成的晶体类型相同，但晶体的配位数不同，其原因是________。

(4)已知DE晶体的晶胞如图所示。若将DE晶胞中的所有E离子去掉，并将D离子全部换为A原子，再在其中的4个“小立方体”中心各放置一个A原子，且这4个“小立方体”不相邻。位于“小立方体”中的A原子与最近的4个A原子以单键相连，由此表示A的一种晶体的晶胞（已知A-A键的键长为a cm，N_A表示阿伏加德罗常数），则该晶胞中含有________个A原子，该晶体的密度是________g/cm³。

Answer

3d104s1 丙 阴、阳离子的半径比不同 8

【解析】

A、B、C、D、E、F为前四周期元素且原子序数依次增大，其中A含有3个能级，且每个能级所含的电子数相同，则其原子核外电子排布为1s22s22p2，故A为碳元素；D是短周期元素中电负性最小的元素，则D为Na元素；C的最外层有6个运动状态不同的电子，处于ⅥA族，结合原子序数关系可知C为氧元素，则B为N元素；E的最高价氧化物的水化物酸性最强，则E为氯元素，F除最外层原子轨道处于半充满状态，其余能层均充满电子，F除最外层原子轨道处于半充满状态，其余能层均充满电子，原子核外电子排布为1s22s22p63s23p63d104s1，则F为铜元素；G元素与D元素同主族，且相差3个周期，则G为铯元素，以此解答该题。

根据上述分析可知A是C元素，B是N元素，C是O元素，D是Na元素，E是Cl元素，F是Cu元素，G是Cs元素。

(1)C是O元素，其氢化物H2O是共价化合物，H、O原子间以共价键结合，用电子式表示H2O的形成过程为：。

(2)F是Cu元素，核外电子排布为1s22s22p63s23p63d104s1，原子的外围电子排布式为3d104s1，Cu的晶体中原子的堆积方式是面心立方最密堆积，可用图中的丙表示。

(3)D是Na，E是Cl，G是Cs，D与E形成化合物是NaCl，G与E形成的化合物的CsCl，二者都是离子晶体，由于阴、阳离子的半径比不同，故它们的配位数不同；

(4)D是Na，E是Cl，D与E形成化合物是NaCl， NaCl晶体的晶胞中的所有Na+离子去掉，并将Na+离子全部换为C(碳)原子，再在其中的4个“小立方体”中心各放置一个C(碳)原子，且这4个“小立方体”不相邻，位于“小立方体”中的C原子与最近的4个C原子以单键相连，形成正四面体结构，该晶胞中含有的C(碳)原子数目=4+8×+6×=8；晶胞质量=8×g，C-C键的键长为a cm，如图正四面体，连接F与A、B、C、D，则三棱锥A-BCD均分为等4个等体积的三棱椎，则V三棱锥A-BCD=4V三棱锥F-BCD，V三棱锥F-BCD=S△BCD·(a+h)=4×S△BCD·h，所以h=，假设四面体的棱长为x cm，连接AF并延长交三角形BCD与O，O为正三角形BCD的中心，BO垂直平分CD，则BO的长度=xcm××=cm，在直角三角形BOF中，()2+()2=a2，解得x=，故晶胞的棱长=×2x cm=×2× cm=cm，故晶胞的体积=(cm)3=a3 cm3，则晶胞密度=g/cm3= g/cm3。