Question

6．有A、B、C、D、E、F、G、H八种原子序数依次增大的元素（原子序数均小于30）．A原子的核外电子数与电子层数相等，B的基态原子有3个不同的能级且各能级中电子数相等，D的基态原子与B的基态原子的未成对电子数目相同，A、E同主族，F的基态原子s能级的电子总数与p能级的电子数相等，B、G同族，H的基态原子的3d轨道电子数是4s电子数的4倍．请回答下列问题：
（1）H元素在周期表中属于d区．G的基态原子电子排布式为1s²2s²2p⁶3s²3p²CD₂^-中C的杂化类型是sp²
（2）下列说法不正确的是bcd．
a．B₂A₂分子中含有σ键和π键     
b．A₂D₂分子的空间构型为直线形
c．B、C、D的第一电离能由大到小的顺序为D＞C＞B
d．H²⁺能与BD分子形成[H（BD）₄]²⁺，其原因是BD分子中含有空轨道
e．B和G的单质能形成相同类型的晶体，其熔点B＞G
（3）由B、F、H三种元素形成的一种具有超导性的晶体，B位于F和H原子紧密堆积所形成的空隙当中．晶胞如图1所示，该晶体的化学式为MgNi₃C
（4）已知化合物甲由A、B、D元素形成的最简单的醇类，实验测得，5g甲在氧气中充分燃烧生成二氧化碳气体和液态水时释放出113.5kJ的热量，试写出表示甲燃烧热的热化学方程式：CH₃OH（l）+$\frac{3}{2}$O₂（g）=CO₂（g）+2H₂O（l）△H=-726.4kJ/mol
（5）CD₂、D₂和熔融ECD₃可制作燃料电池，其原理如图2所示．该电池在使用过程中石墨Ⅰ电极上生成氧化物Y，石墨Ⅰ电极反应式为NO₂-e^-+NO₃^-=N₂O．

Answer 1

分析 A、B、C、D、E、F、G、H八种元素的原子序数依次增大，B的基态原子有3个不同的能级，且各能级中的电子数相等，原子核外电子排布式为1s²2s²2p²，故B为C元素；B、G同族，则G为Si元素；
H的基态原子的3d轨道电子数是4s电子数的4倍，4s电子只能有2个电子层，故原子核外电子排布为1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁸4s²，故H为Ni；
F的基态原子的s能级的电子总数与p能级的电子数相等，原子核外电子排布式为1s²2s²2p⁴或1s²2s²2p⁶3s²；D的基态原子与B的基态原子的未成对电子数目相同，D的原子序数小于E，原子核外电子排布只能为1s²2s²2p⁴，则D为O元素、故F为Mg；
C的原子序数介于碳、氧之间，则C为N元素；
A原子的核外电子数与电子层数相等，其原子序数在8种元素中最小，则A为H或Be元素，又A、E同主族，则A只能为H元素、E为Na元素，以此解答该题．

解答 解：A、B、C、D、E、F、G、H八种元素的原子序数依次增大，B的基态原子有3个不同的能级，且各能级中的电子数相等，原子核外电子排布式为1s²2s²2p²，故B为C元素；B、G同族，则G为Si元素；H的基态原子的3d轨道电子数是4s电子数的4倍，4s电子只能有2个电子层，故原子核外电子排布为1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁸4s²，故H为Ni；F的基态原子的s能级的电子总数与p能级的电子数相等，原子核外电子排布式为1s²2s²2p⁴或1s²2s²2p⁶3s²；D的基态原子与B的基态原子的未成对电子数目相同，D的原子序数小于E，原子核外电子排布只能为1s²2s²2p⁴，则D为O元素、故F为Mg；C的原子序数介于碳、氧之间，则C为N元素；A原子的核外电子数与电子层数相等，其原子序数在8种元素中最小，则A为H或Be元素，又A、E同主族，则A只能为H元素、E为Na元素，
（1）H为Ni元素，Ni的基态原子的核外电子排布为1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁸4s²，在周期表中属于d区；G为Si元素，其原子核外电子总数为14，其基态原子电子排布式为：1s²2s²2p⁶3s²3p²；CD₂⁺为NO₂⁺，NO₂^-中N原子形成2δ键，孤对电子数为$\frac{5+1-2×2}{2}$=1，则价层电子对个数是3，所以中心原子N原子采取sp²杂化，
故答案为：d；1s²2s²2p⁶3s²3p²；sp²；
（2）a．B₂A₂分子为C₂H₂，乙炔分子中中含有1个σ键和2个π键，故a正确；
b．A₂D₂分子为H₂O₂，双氧水分子是每个氧原子含有2个共用电子对且含有2个孤电子对，所以其价层电子对数是4，氧原子采用sp³杂化，所以其空间构型为V型，故b
错误；
c．N、O三种元素，C、N、O同周期，随原子序数增大的第一电离能呈增大趋势，但N元素2p能级容纳3个电子，处于半满稳定状态，能量较低，第一电离能高于同周期相邻元素，故第一电离能由小到大的顺序为C＜O＜N，故c错误；
d．H²⁺为Ni²⁺，BD为CO，由于Ni²⁺含有空轨道，所以二者能够形成[Ni（CO）]²⁺，故d错误；
e．B和G的单质分别为金刚石、Si，二者形成的晶体为原子晶体，晶体类型相同，由于共价键碳碳键较短，则沸点：C＞Si，故g正确；
故答案为：bcd；
（3）B为C、F为Mg、H为Ni元素，由晶胞晶胞可知，晶胞中C原子数目=1、Ni元素数目=6×$\frac{1}{2}$=3、Mg原子数目=8×$\frac{1}{8}$=1，故该晶体的化学式为：MgNi₃C，
故答案为：MgNi₃C；
（4）化合物甲由A、B、D元素形成的最简单的醇类，为CH₃OH，5g甲在氧气中充分燃烧生成二氧化碳气体和液态水时释放出113.5kJ的热量，甲醇的物质的量为$\frac{5g}{32g/mol}$，则1mol甲醇放出的热量为$\frac{113.5kJ}{\frac{5}{32}}$=726.4kJ，
热化学方程式为CH₃OH（l）+$\frac{3}{2}$O₂（g）=CO₂（g）+2H₂O（l）△H=-726.4kJ/mol，
故答案为：CH₃OH（l）+$\frac{3}{2}$O₂（g）=CO₂（g）+2H₂O（l）△H=-726.4kJ/mol；
（5）NO₂、O₂和熔融NaNO₃可制作燃料电池，根据图示可知，通O₂一极为正极，电极反应式为O₂+2N₂O₅+4e^-=4NO₃^-；通NO₂一极为负极，电极反应为：NO₂+NO₃^--e^-=N₂O₅，则电池总反应为：4NO₂+O₂=2N₂O₅，
故答案为：NO₂-e^-+NO₃^-=N₂O．

点评 本题考查位置、结构与性质关系的综合应用，为高考常见题型，题目难度中等，正确推断各元素名称为解答关键，试题知识点较多、综合性较强，充分考查了学生的分析、理解能力，注意熟练掌握原子结构与元素周期表结构、元素周期律内容的关系．