Question

已知A、B、C、D、E五种元素的核电荷数依次增大，除E为第四周期元素外，其余都是短周期元素．其中A、B、C是同一周期的非金属元素，A元素最外层电子数是内层电子数的2倍，B元素基态原子的最外层有3个未成对电子，化合物DC的晶体中，D的二价阳离子与C的阴离子具有相同的电子层结构，E元素的正三价离子的3d能级为半充满状态．请根据上述情况，回答下列问题（答题时，A、B、C、D、E用所对应的元素符号表示）：
（1）元素B、C的第一电离能的大小关系是

N＞O

．
（2）A的氢化物：A₂H₄分子中，A原子采取的杂化形式为

sp²杂化

，分子中含有

5

个σ键和

1

个π键，键角是

120⁰

．
（3）单质D和铝的混合粉末mg，与足量氢氧化钠浓溶液充分反应，生成标准状况下气体的体积为VL，则混合粉末中单质D的质量百分数是

m- 18V 22.4

m

×100%

．（用含m和V的代数式表示）
（4）由E元素形成的金属的晶胞结构如图，则该晶胞中含有金属原子的数目为

2

，已知该晶胞中E元素的相对原子质量为Mg/mol，任意两个相邻距离最近E的核间距为acm，这种金属的密度是

2M

(a)3NA

g?cm^-3

（阿伏伽德罗常数用“N_A”表示，用含M、a和N_A的代数式表示）．

Answer 1

分析：A元素最外层电子数是内层电子数的2倍，则A应为C元素，A、B、C是同一周期的非金属元素，则为第二周期元素，B元素基态原子的最外层有3个未成对电子，其电子排布为1S²2S²2P³，应为N元素，化合物DC的晶体为离子晶体，D的二价阳离子与C的阴离子具有相同的电子层结构，则C为第二周期第ⅥA族元素，应为O元素，D为第三周期第ⅡA组元素，应为Mg元素，E元素的+3价离子的3d能级为半充满状态，则E的元素序数应为23+3=26，为Fe元素，以此解答题中各小问．

解答：解：A元素最外层电子数是内层电子数的2倍，则A应为C元素，A、B、C是同一周期的非金属元素，则为第二周期元素，B元素基态原子的最外层有3个未成对电子，其电子排布为1S²2S²2P³，应为N元素，化合物DC的晶体为离子晶体，D的二价阳离子与C的阴离子具有相同的电子层结构，则C为第二周期第ⅥA族元素，应为O元素，D为第三周期第ⅡA组元素，应为Mg元素，E元素的+3价离子的3d能级为半充满状态，则E的元素序数应为23+3=26，为Fe元素，
（1）B为N元素，C为O元素，N原子p轨道为半充满状态，结构稳定，难以失去电子，第一电离能较大，故N＞O，故答案为：N＞O；
（2）A的氢化物为C₂H₄，C形成3个δ键，为sp²杂化，分子中含有5个δ键，1个π键，键角为120⁰，
故答案为：sp²杂化；5；1；120⁰；
（3）单质镁和铝的混合粉末mg，与足量氢氧化钠浓溶液充分反应，生成标准状况下气体的体积为VL，
因镁和氢氧化钠不反应，铝与氢氧化钠发生：2Al+2NaOH+2H₂O=2NaAlO₂+3H₂↑，n（H₂）=

V

22.4

mol，则n（Al）=

2V

3×22.4

mol，
m（Al）=

2V

3×22.4

mol×27g/mol=

18V

22.4

g，
则m（Mg）=（m-

18V

22.4

）g
则混合粉末中单质D的质量百分数是

m- 18V 22.4

m

×100%，
故答案为：

m- 18V 22.4

m

×100%；
（4）根据均摊法计算，晶胞中含有金属原子的数目为1+8×

1

8

=2，
一个晶胞中的质量为

2M

NA

，一个立方氮化硼晶胞的体积是（acm）³，因此立方氮化硼的密度是

2M

(a)3NA

g?cm^-3，故答案为：2；

2M

(a)3NA

g?cm^-3．

点评：本题考查原子结构与元素周期律的关系，题目较为综合，涉及分子的立体构型、共价键类型、杂化类型的判断、电子式以及晶胞等知识，题目难度中等，本题注意正确推断元素的种类是解答该题的关键．