Question

18．有A、B、C、B、D、E五种元素，B原子得到一个电子后3P轨道全充满，A⁺比B形成的简单离子少一个电子层，C原子的P轨道半充满，它形成的氢化物的沸点是同主族元素的氢化物中最低的，D和E是位于同一主族的短周期元素，E元素的最高化合价与最低化合价的代数和为零，E在其最高价氧化物中的质量分数为46.67%．请回答：
（1）元素X与B、C均相邻，比较X、C元素的第一电离能＞．
（2）C元素氢化物分子中心原子的杂化方式为sp³．
（3）D的最高氧化物是非极性分子（填“极性”或“非极性”）．
（4）镧镍合金、铜钙合金及铈钴合金都具有相同类型的晶胞结构XY，它们有很强的储氢能力，其中镧镍合金的晶胞结构如图．
①写出Ni²⁺的核外电子排布式1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁸．
②已知镧镍合金LaNi，晶胞体积为9.0×10^-23cm³，储氢后形成LaNi_nH_4.5的合金（氢进入晶胞空隙，体积不变），则LaNi_n中n=5（填数值）；氢在合金中的密度为0.25g•cm^-3．

Answer 1

分析 有A、B、C、B、D、E五种元素，B原子得到一个电子后3P轨道全充满，则B原子电子排布式应为1S²2S²2P⁶3S²3P⁵，则B为Cl元素；A⁺比B形成的简单离子少一个电子层，则A⁺核外有10个电子，故A为Na元素；C原子的p轨道半充满，形成的氢化物的沸点是同主族元素的氢化物中最低的，电子排布式应为1S²2S²2P⁶3S²3P³，应为P元素，不可能是氮元素，否则沸点不是最低；D和E是位于同一主族的短周期元素，E元素的最高化合价与最低化合价的代数和为零，则E最外层电子数为4，E在其最高价氧化物中的质量分数为46.67%，令E的相对分子质量为x，则$\frac{x}{x+32}$=46.67%，解得x=28，故E为硅元素，则D为碳元素．

解答 解：有A、B、C、B、D、E五种元素，B原子得到一个电子后3P轨道全充满，则B原子电子排布式应为1S²2S²2P⁶3S²3P⁵，则B为Cl元素；A⁺比B形成的简单离子少一个电子层，则A⁺核外有10个电子，故A为Na元素；C原子的p轨道半充满，形成的氢化物的沸点是同主族元素的氢化物中最低的，电子排布式应为1S²2S²2P⁶3S²3P³，应为P元素，不可能是氮元素，否则沸点不是最低；D和E是位于同一主族的短周期元素，E元素的最高化合价与最低化合价的代数和为零，则E最外层电子数为4，E在其最高价氧化物中的质量分数为46.67%，令E的相对分子质量为x，则$\frac{x}{x+32}$=46.67%，解得x=28，故E为硅元素，则D为碳元素．
（1）B为氯元素，C为P元素，元素X与C、B均相邻，则X为硫元素，磷元素原子3p能级含有3个电子，为半满稳定状态，第一电离能大于相邻元素第一电离能，所以C、X元素的第一电离能I_l（P）＞I_1（S），
故答案为：＞；
（2）C为P元素，氢化物分子为PH₃，中心原子P的价层电子对数为3+$\frac{5-1×3}{2}$=4，其杂化方式为 sp³，
故答案为：sp³；
（3）D为碳元素，D的最高氧化物是二氧化碳，为直线型对称结构，分子中正负电荷重心重合，是非极性分子，
故答案为：非极性；
（4）镧镍合金、铜钙合金及铈钴合金都具有相同类型的晶胞结构XY，它们有很强的储氢能力，其中镧镍合金的晶胞结构如图
①Ni²⁺的核外电子排布式为：1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁸，故答案为：1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁸；
②由图可知，晶胞中La原子数目为2×$\frac{1}{2}$+12×$\frac{1}{6}$=3，Ni原子数目为6+18×$\frac{1}{2}$=15，储氢后形成LaNi_nH_4.5的合金（氢进入晶胞空隙，体积不变），故1：n=3：15，则n=5，晶胞中H原子数目为4.5×3=13.5，晶胞体积为9.0×10^-23cm³，氢在合金中的密度为$\frac{13.5}{6.02×1{0}^{23}}$g÷9.0×10^-23cm³=0.25g•cm^-3，
故答案为：5；0.25．

点评 本题是对物质结构的考查，涉及电离能、分子性质、杂化轨道、核外电子排布、晶胞计算，（4）中注意顶点原子为12个晶胞共用，利用均摊法计算解答，难度中等．