Question

6．周期表前四周期的元素a、b、c、d、e，原子序数依次增大．a的核外电子总数与其周期数相同，b的价电子层中的未成对电子有3个，c的最外层电子数为其内层电子数的3倍，d与c同族，e的最外层只有1个电子，但次外层有18个电子．请填写下列空白．
（1）e元素基态原子的核外电子排布式为1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d¹⁰4s¹．
（2）b、c、d三种元素的第一电离能数值由大到小的顺序为N＞O＞S（填元素符号），其原因是同一周期，随着原子序数的增加，元素的第一电离能呈现逐渐增大的趋势，但氮元素的最外层电子达到半充满的稳定构型，其第一电离能大于氧元素，同主族自上而下，元素第一电离能减小，氧元素第一电离能大于硫元素．
（3）a和其他元素形成的二元共价化合物中，分子呈三角锥形，该分子的中心原子的杂化方式为sp³；分子中既含有极性共价键，又含有非极性共价键的化合物是H₂O₂、N₂H₄（填化学式，写出两种）．
（4）已知c、e能形成晶胞如图甲和图乙所示的两种化合物，化合物的化学式为分别为：甲CuO，乙Cu₂O；甲高温易转化为乙的原因是Cu₂O中Cu的d轨道为全充满状态，较稳定．
（5）这5种元素形成的一种1：1型离子化合物中，阴离子呈四面体结构；阳离子呈轴向狭长的八面体结构（如图丙所示）．该化合物中，阴离子为SO₄^2-，该化合物加热时首先失去的组分是H₂O，判断理由是H₂O和Cu²⁺的配位键比NH₃与Cu²⁺的弱．

Answer 1

分析 周期表前四周期的元素a、b、c、d、e，原子序数依次增大，a的核外电子总数与其周期数相同，则a是H元素；c的最外层电子数为其内层电子数的3倍，原子只能有2个电子层，最外层电子数为6，故c是O元素；d与c同族，则d是S元素；b的价电子层中的未成对电子有3个，且原子序数小于氧，外围电子排布为2s²2p³，则b是N元素；e的最外层只有一个电子，但次外层有18个电子，只能处于第四周期，核外电子数为2+8+18+1=29，为Cu元素，据此解答．

解答 解：周期表前四周期的元素a、b、c、d、e，原子序数依次增大，a的核外电子总数与其周期数相同，则a是H元素；c的最外层电子数为其内层电子数的3倍，原子只能有2个电子层，最外层电子数为6，故c是O元素；d与c同族，则d是S元素；b的价电子层中的未成对电子有3个，且原子序数小于氧，外围电子排布为2s²2p³，则b是N元素；e的最外层只有一个电子，但次外层有18个电子，只能处于第四周期，核外电子数为2+8+18+1=29，为Cu元素．
（1）e的最外层只有一个电子，但次外层有18个电子，则e是Cu元素，基态原子核外电子排布为：1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d¹⁰4s¹，
故答案为：1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d¹⁰4s¹；
（2）b、c、d分别是N、O、S元素，同一周期，随着原子序数的增加，元素的第一电离能呈现逐渐增大的趋势，但氮元素的最外层电子达到半充满的稳定构型，其第一电离能大于氧元素，同主族自上而下，元素第一电离能减小，氧元素第一电离能大于硫元素，所以N、O、S中第一电离能从大到小的顺序为：N＞O＞S，
故答案为：N＞O＞S；同一周期，随着原子序数的增加，元素的第一电离能呈现逐渐增大的趋势，但氮元素的最外层电子达到半充满的稳定构型，其第一电离能大于氧元素，同主族自上而下，元素第一电离能减小，氧元素第一电离能大于硫元素；
（3）a是H元素，a和其他元素形成的二元共价化合物中，分子呈三角锥形，该分子为NH₃，氨气分子中氮原子含有3个共价键和一个孤电子对，所以该分子的中心原子的杂化方式为sp³；分子中既含有极性共价键、又含有非极性共价键的化合物是H₂O₂、N₂H₄，
故答案为：sp³；H₂O₂、N₂H₄；
（4）O、Cu形成的化合物，晶胞甲中，白色球数目=1+8×$\frac{1}{8}$+2×$\frac{1}{2}$+4×$\frac{1}{4}$=4，黑色球数目为4，故该晶体中Cu、O原子数目之比为1：1，该化合物为CuO；晶胞乙中白色球数目=1+8×$\frac{1}{8}$=2，黑色球数目为4，为A₂B型，故该化合物化学式为Cu₂O；Cu₂O中Cu的d轨道为全充满状态，较稳定，CuO高温易转化为Cu₂O，
故答案为：CuO；Cu₂O；Cu₂O中Cu的d轨道为全充满状态，较稳定；
（5）这5种元素形成的一种1：1型离子化合物中，阴离子呈四面体结构，说明该阴离子价层电子对个数是4且不含孤电子对，应为SO₄^2-；
阳离子呈轴向狭长的八面体结构（如图2所示），阳离子为Cu²⁺，配位数是6，在八面体上下顶点上分子含有两个共价键且含有两个孤电子对，为H₂O分子，有2个，正方形平面上四个顶点上分子含有3个共价键且含有一个孤电子对，所以为NH₃分子，有4个，其化学式为[Cu（NH₃）₄（H₂O）₂]SO₄，H₂O和Cu²⁺的配位键比NH₃与Cu²⁺的弱，所以该化合物加热时首先失去的组分是H₂O，
故答案为：SO₄^2-；H₂O；H₂O和Cu²⁺的配位键比NH₃与Cu²⁺的弱．

点评 本题是对物质结构和性质的考查，涉及电离能、核外电子排布、分子结构、晶胞计算、配合物等知识点，对于分子空间结构，采取逆向形式进行考查，具有一定的开放性，增大题目难度．