Question

15．A、B、C、D、E是前四周期原子序数依次增大的五种元素．A元素原子的核外电子等于其电子层数；B元素基态原子有三个能级电子数相同；A和D可形成两种常见液态化合物甲、乙，其原子数之比分别为1：1，2：1；E元素原子的K、L层电子数之和等于其M、N层电子数之和．回答下列问题（涉及元素用相应化学符号表示）：
（1）B、C、D三种元素中电负性最大的元素其基态原子的电子排布式为1s²2s²2p⁴．
（2）处于一定空间运动状态的电子在原子核外出现的概率密度分布可用电子云形象化描述．在B的基态原子中，核外存在2对自旋相反的电子．
（3）由E和D形成的晶胞如图1所示，晶体中E²⁺周围等距且最近的E²⁺有12个；ED的焰色反应为砖红色，许多金属或它们的化合物都可以发生焰色反应，焰色反应的原理是激发态的电子跃迁到低能级时，以光的形式释放能量．E和B可形成的晶体的晶胞结构与NaCl晶体的相似（如图2所示），但该晶体中含有的哑铃形B₂^2-的存在，使晶胞沿一个方向拉长．晶体中E²⁺的配位数为6；该化合物的化学式为CaC₂．

（4）用高能射线照射液态化合物乙时，一个乙分子能释放出一个电子，同时产生一种阳离子．
①释放出来的电子可以被若干乙分子形成的“网”捕获，乙分子间能形成“网”的原因是水分子间存在氢键．
②由乙分子释放出电子时产生的一种阳离子具有较强的氧化性，试写出该阳离子与SO₂的水溶液反应的离子方程式2H₂O⁺+SO₂=4H⁺+SO₄^2-．

Answer 1

分析 A、B、C、D、E是前四周期原子序数依次增大的五种元素．A元素原子的核外电子数等于其电子层数，则A为H元素；B元素基态原子有三个能级且各能级电子数相同，核外电子排布式为1s²2s²2p²，故B为碳元素；A与D可形成两种常见液态化合物甲、乙，其原子数之比分别为1：1和2：1，则D为O元素、甲为H₂O₂、乙为H₂O；C的原子序数介于碳、氧之间，则C为N元素；E元素原子的K、L层电子数之和等于其M、N层电子数之和，原子核外电子数为（2+8）×2=20，则E为Ca，据此解答．

解答 解：A、B、C、D、E、F是前四周期原子序数依次增大的六种元素．A元素原子的核外电子数等于其电子层数，则A为H元素；B元素基态原子有三个能级且各能级电子数相同，核外电子排布式为1s²2s²2p²，故B为碳元素；A与D可形成两种常见液态化合物甲、乙，其原子数之比分别为1：1和2：1，则D为O元素、甲为H₂O₂、乙为H₂O；C的原子序数介于碳、氧之间，则C为N元素；E元素原子的K、L层电子数之和等于其M、N层电子数之和，原子核外电子数为（2+8）×2=20，则E为Ca．
（1）同周期自左而右电负性增大，C、N、O中电负性最大的元素为O元素，其基态原子核外电子排布式为1s²2s²2p⁴，核外电子排布式为：1s²2s²2p⁴，
故答案为：1s²2s²2p⁴；
（2）处于一定空间运动状态的电子在原子核外出现的概率密度分布可用电子云形象化描述，
B为碳元素，基态原子核外电子排布式为1s²2s²2p²，核外存在2对自旋相反的电子，
故答案为：电子云；2；
（3）以顶点的E²⁺研究，与之等距且最近的E²⁺位于面心，每个顶点为8个晶胞共用，每个面心为2个晶胞共用，故晶体中E²⁺周围等距且最近的E²⁺有$\frac{3×8}{2}$=12个，
ED的焰色反应为砖红色，许多金属或它们的化合物都可以发生焰色反应，其原因是：激发态的电子跃迁到低能级时，以光的形式释放能量，
E和B可形成的晶体的晶胞结构与NaCl晶体的相似，但该晶体中含有的哑铃形C₂^2-的存在，使晶胞沿一个方向拉长，晶体中E²⁺的配位数为6，该化合物为CaC₂，
故答案为：12；激发态的电子跃迁到低能级时，以光的形式释放能量；6；CaC₂；
（4）用高能射线照射液态水时，一个水分子能释放出一个电子，同时产生一种阳离子为H₂O⁺．
①水分子间能形成“网”的原因是：水分子间存在氢键，
故答案为：水分子间存在氢键；
②由乙分子释放出电子时产生的一种阳离子具有较强的氧化性，该阳离子与SO₂水溶液反应离子方程式为：2H₂O⁺+SO₂=4H⁺+SO₄^2-，
故答案为：2H₂O⁺+SO₂=4H⁺+SO₄^2-．

点评 本题是对物质结构与性质的考查，涉及元素推断、电负性、核外电子排布、晶胞计算、氢键与信息给予题，推断元素是解题关键，是对学生综合能力的考查，难度中等．