Question

1．原子序数依次增大的五种元素A、B、C、D、E位于周期表的前四周期．A基态原子的2p轨道上有2个未成对电子；C的最外层电子数是次外层电子数的3倍，C与D同主族相邻；E位于周期表的ds区，最外层只有一对成对电子．请回答下列问题：
（1）基态E原子的电子排布式为[Ar]3d¹⁰4s²或1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d¹⁰4s²．
（2）C、D的简单氢化物中沸点较高的是H₂O（填分子式），原因是水分子间存在氢键．
（3）A元素可形成多种单质，其中分子晶体的分子式为C₆₀，原子晶体的名称是金刚石；A的一种单质为层状结构的晶体（如图1所示），其原子的杂化轨道类型为sp²．
（4）①化合物DC₂的立体构型为V，中心原子的价层电子对数为3．②用KMnO₄酸性溶液吸收DC₂气体时，MnO₄^-被还原为Mn²⁺，该反应的离子方程式为5SO₂+2MnO₄^-+2H₂O═2Mn²⁺+5SO₄^2-+4H⁺．
（5）D与E能形成化合物X，X的一种晶体晶胞结构如图2所示，X的化学式为ZnS，E的配位数为4；若晶胞边长为a nm，则晶体E的密度计算式为ρ=$\frac{4×97g/mol}{a3NA}$×10²¹g/cm³．

Answer 1

分析 原子序数依次增大的五种元素A、B、C、D、E位于周期表的前四周期，C的最外层电子数是次外层电子数的3倍，则C为氧元素，A基态原子的2p轨道上有2个未成对电子，A的原子序数小于氧，则A为碳元素，C与D同主族相邻，则D为硫元素，E位于周期表的ds区，最外层只有一对成对电子，则E为Zn，据此答题．

解答 解：原子序数依次增大的五种元素A、B、C、D、E位于周期表的前四周期，C的最外层电子数是次外层电子数的3倍，则C为氧元素，A基态原子的2p轨道上有2个未成对电子，A的原子序数小于氧，则A为碳元素，C与D同主族相邻，则D为硫元素，E位于周期表的ds区，最外层只有一对成对电子，则E为Zn，
（1）E为Zn，基态Zn原子的电子排布式为[Ar]3d¹⁰4s²或1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d¹⁰4s²，
故答案为：[Ar]3d¹⁰4s²或1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d¹⁰4s²；
（2）C为氧元素，D为硫元素，由于水分子之间存在氢键，所以C、D的简单氢化物中沸点较高的是 H₂O，
故答案为：H₂O；水分子间存在氢键；
（3）A为碳元素，A元素可形成多种单质，其中分子晶体的分子式为C₆₀ 等，原子晶体的名称是金刚石，A的一种单质为层状结构的晶体（如图1所示），其原子的杂化轨道类型为sp²，
故答案为：C₆₀；金刚石；sp²；
（4）①化合物DC₂为SO₂，分子中硫原子的价层电子对数为$\frac{6}{2}$=3，硫原子周围有两个氧原子，所以其立体构型为V型，②用KMnO₄酸性溶液吸收SO₂气体时，MnO₄^-被还原为Mn²⁺，该反应的离子方程式为5SO₂+2MnO₄^-+2H₂O═2Mn²⁺+5SO₄^2-+4H⁺，
故答案为：①V；3；②5SO₂+2MnO₄^-+2H₂O═2Mn²⁺+5SO₄^2-+4H⁺；
（5）D为硫元素，E为Zn，D与E能形成化合物X为ZnS，根据晶体晶胞结构图可知，晶胞中含有锌离子数为$8×\frac{1}{8}+6×\frac{1}{2}$=4，硫离子数为4，所以X的化学式为ZnS，根据晶胞结构图可知，每个锌离子周围距离最近的有四个硫离子，每个硫离子周围距离最近的也有4个锌离子，所以Zn的配位数为4，若晶胞边长为a nm，则晶体E的密度计算式为ρ=$\frac{\frac{4×（32+65）}{{N}_{A}}}{（a×1{0}^{-7}）^{3}}$g/cm³=$\frac{4×97g/mol}{a3NA}$×10²¹g/cm³，
故答案为：ZnS；4； $\frac{4×97g/mol}{a3NA}$×10²¹．

点评 本题考查了位置、结构与性质关系的综合应用，题目难度中等，正确推断各元素名称为解答关键，试题涉及晶胞结构、离子方程式、氢键等知识，注意掌握元素周期表结构、元素周期律内容．