Question

【化学--物质结构与性质】
已知A、B、C、D、E都是周期表中前四周期的元素，它们的核电荷数依次增大．其中A原子核外有三个未成对电子；A与B可形成离子化合物B₃A₂；C元素是地壳中含量最高的金属元素；D原子核外的M层中有两对成对电子；E的原子核外最外层只有1个电子，其余各层电子均充满．请根据以上信息，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）E的核外电子排布式是

 

，A、B、C、D的第一电离能由小到大的顺序为

 

；
（2）B的氧化物的熔点远高于D的氧化物的熔点，理由是

 

；
（3）A的最高价含氧酸根离子中，其中心原子是

 

杂化，D的低价氧化物分子的空间构型是

 

；
（4）A、C形成某种化合物的晶胞结构如图1所示，则其化学式为

 

；（每个球均表示1个原子）
（5）铜晶体的晶胞结构如图2，若铜原子的半径是rcm，则铜的密度的计算式是

 

（用N_A表示阿伏伽德罗常数）．

Answer 1

分析：C元素是地壳中含量最高的金属元素，所以C是Al元素；D原子核外的M层中有两对成对电子，电子排布式为1s²2s²2p⁶3s²3p⁴，所以D是S元素；E原子核外最外层只有1个电子，其余各层电子均充满，且E是前四周期的元素，其核外电子数目为2+8+18+1=29，所以Cu元素；A原子核外有三个未成对电子，且原子序数小于13，所以A是N元素，A与B可形成离子化合物B₃A₂，且B的原子序数大于A小于C，所以B是Mg元素．

解答：解：C元素是地壳中含量最高的金属元素，所以C是Al元素；D原子核外的M层中有两对成对电子，电子排布式为1s²2s²2p⁶3s²3p⁴，所以D是S元素；E原子核外最外层只有1个电子，其余各层电子均充满，且E是前四周期的元素，其核外电子数目为2+8+18+1=29，所以Cu元素；A原子核外有三个未成对电子，且原子序数小于13，所以A是N元素，A与B可形成离子化合物B₃A₂，且B的原子序数大于A小于C，所以B是Mg元素，
（1）E的原子序数是29，为Cu元素，其原子核外电子排布式为：1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d¹⁰4s¹；Mg、Al、S元素是同一周期元素，同一周期元素的第一电离能逐渐增大，但镁的2s能级为全满稳定状态，其第一电离能大于铝的第一电离能，同一主族的第一电离能随着原子序数的增大而减小，所以N元素的第一电离能大于P元素，P元素第一电离能大于S元素，所以Mg、Al、S、N元素的第一电离能由小到大的顺序为Al＜Mg＜S＜N，
故答案为：1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d¹⁰4s¹；Al＜Mg＜S＜N；
（2）氧化镁是离子晶体，SO₂和SO₃为分子晶体，离子晶体的熔点远大于分子晶体的熔点，
故答案为：MgO为离子晶体而SO₂和SO₃为分子晶体；
（3）NO₃^-中价层电子对=3+

1

2

（5+1-3×2）=3，所以N原子采取sp²杂化，D的低价氧化物是SO₂，SO₂的价层电子对=2+

1

2

（6-2×2）=3、含有一个孤电子对，所以分子空间构型是V型，
故答案为：sp²；V型；
（4）Al原子位于面心、顶点，N原子位于晶胞体内，该晶胞中Al原子数目=8×

1

8

+6×

1

2

=4，N原子数目=4，所以其化学式为AlN，
故答案为：AlN；
（5）Cu晶胞中Cu原子数目=8×

1

8

+6×

1

2

=4，晶胞质量=

4×64

NA

g，铜原子的半径是rcm，则棱长=4r cm×

2

2

=2

2

r cm，则晶胞体积=（2

2

r cm）³，故晶体的密度=

4×64 NA g

(2 2 r cm)3

=

256

NA(2 2 r)3

g/cm³，
故答案为：

256

NA(2 2 r)3

．

点评：本题以元素的推断为载体，考查了核外电子排布、分子空间构型、原子的杂化、晶胞计算等，注意第ⅡA和第ⅢA族、第ⅤA族和第ⅥA族之间第一电离能异常，注意根据均摊法进行晶胞计算．