Question

9．A、B、C、D都是元素周期表中的短周期元素，它们的核电荷数依次增大．第2周期元素A原子的核外成对电子数是未成对电子数的2倍，B原子的最外层p轨道的电子为半满结构，C是地壳中含量最多的元素，D原子的S电子与P电子数相等，E是第四周期元素，其原子核外最外层电子数与氢原子相同，其余各层电子均充满．请用对应的元素符号或化学式回答下列问题：

（1）A、B、C的第一电离能由小到大的顺序为C＜O＜N；D离子核外有10种运动状态的电子
（2）A的最高价氧化物对应的水化物分子中其中心原子采取sp²杂化
（3）已知A、C形成的化合物分子甲与B的单质分子结构相似，1mol甲中含有π键的数目为2N_A（或1.204×10²⁴）
（4）科学家发现硼化D在39K时呈超导性，在硼化D晶体的理想模型中，D原子和硼原子是分层排布的，一层D一层硼相间排列．图1是该晶体微观空间中取出的部分原子沿Z轴方向的投影，白球是D原子投影，黑球是硼原子投影，图中的硼原子和D原子投影在同一平面上．根据图示确定硼化D的化学式为MgB₂
（5）E的外围电子排布式是3d¹⁰4s¹；E的氢化物的晶体结构如图2所示，此氢化物化学式是CuH；写出此氢化物在氯气中燃烧的化学方程式2CuH+3Cl₂$\frac{\underline{\;点燃\;}}{\;}$2CuCl₂+2HCl．

Answer 1

分析 A、B、C、D都是元素周期表中的短周期元素，它们的核电荷数依次增大，B原子的最外层p轨道的电子为半满结构，最外层电子排布为2s²2p³，故B为N元素，第2周期元素A原子的核外成对电子数是未成对电子数的2倍，A的原子序数需要B，则A原子核外电子排布为1s²2s²2p²，为C元素；C是地壳中含量最高的元素，所以C是O元素；D原子的s电子与p电子数相等，其原子序数大于C，则其核外电子排布式为：1s²2s²2p⁶3s²，故D为Mg元素；E是第四周期元素，其原子核外最外层电子数与氢原子相同，其余各层电子均充满，故E元素原子各层电子数分别为2、8、18、1，为29号Cu元素，据此进行解答．

解答 解：A、B、C、D都是元素周期表中的短周期元素，它们的核电荷数依次增大，B原子的最外层p轨道的电子为半满结构，最外层电子排布为2s²2p³，故B为N元素，第2周期元素A原子的核外成对电子数是未成对电子数的2倍，A的原子序数需要B，则A原子核外电子排布为1s²2s²2p²，为C元素；C是地壳中含量最高的元素，所以C是O元素；D原子的s电子与p电子数相等，其原子序数大于C，则其核外电子排布式为：1s²2s²2p⁶3s²，故D为Mg元素；E是第四周期元素，其原子核外最外层电子数与氢原子相同，其余各层电子均充满，故E元素原子各层电子数分别为2、8、18、1，为29号Cu元素，
（1）A、B、C为同一周期元素，同一周期元素的第一电离能随着原子序数的增大呈增大趋势，但第IIA族、第VA族元素第一电离能大于其相邻元素，所以这三种元素的第一电离能从小到大顺序是C＜O＜N；D为Mg元素，其稳定离子为镁离子，镁离子核外的电子总数为10，则镁离子核外含有10种运动状态的电子，
故答案为：C＜O＜N；10；
（2）A为C元素，其最高价氧化物对应水化物为H₂CO₃，H₂CO₃中C原子最外层电子数全部成键，没有孤电子对，成1个C=O双键，2个C-O单键，杂化轨道数目为3，采取sp²杂化，
故答案为：sp²；
（3）C、O形成的化合物分子甲与N的单质分子结构相似，1mol氮气分子中含有2molπ键，所以1mol甲中含有π键的数目为2N_A（或1.204×10²⁴），
故答案为：2N_A（或1.204×10²⁴）； 
（4）根据投影可知，1个B原子为3个Mg原子共用，故属于一个Mg原子的B原子为$\frac{1}{3}$；1个Mg原子为6个B原子共用，故用于一个B原子的Mg原子为$\frac{1}{6}$，由此可知Mg、B原子数之比为：$\frac{1}{6}$：$\frac{1}{3}$=1：2，故硼化镁的化学式为MgB₂，
故答案为：MgB₂；
（5）E为Cu元素，其原子核外电子排布式为：1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d¹⁰4s¹，则其外围电子排布式为：3d¹⁰4s¹；
该晶胞中铜离子和氢离子个数比是1：1，所以其化学式为CuH，氯气有强氧化性，氢化亚铜有强还原性，氯气能把氢化亚铜氧化生成氯化铜和氯化氢，所以氢化亚铜在氯气中燃烧的方程式为：2CuH+3Cl₂$\frac{\underline{\;点燃\;}}{\;}$2CuCl₂+2HCl，
故答案为：3d¹⁰4s¹； CuH； 2CuH+3Cl₂$\frac{\underline{\;点燃\;}}{\;}$2CuCl₂+2HCl．

点评 本题考查了位置、结构与性质的关系、晶胞的计算，题目难度中等，试题知识点较多、综合性较强，充分考查了学生的分析、理解能力，注意掌握晶胞计算的方法与技巧，明确元素周期表结合、元素周期律的内容．