Question

6．已知A、B、C、D、E、F都是周期表中前四周期的元素，它们的核电荷数依次增大．其中基态A原子价电子排布式为nsⁿnpⁿ；化合物B₂E为离子化合物，E原子核外的M层中只有两对成对电子；C元素基态原子没有不成对电子；D单质常用于制作太阳能电池和集成电路芯片；F原子最外层只有1个电子，其余各内层轨道均充满电子．请根据以上信息，回答下列问题（答题时，A、B、C、D、E、F用所对应的元素符号表示）：
（1）C的同周期相邻元素的第一电离能由小到大的顺序为Na＜Al＜Mg．
（2）氢化物A₂H₄分子中A原子采取sp²杂化．
（3）元素F在周期表的位置为第四周期第IB族，E的气态氢化物通入二价阳离子F²⁺的水溶液反应的离子方程式为Cu²⁺+H₂S=CuS↓+2H⁺．
（4）元素A和D可形成一种无机非金属材料，其晶体具有很高的硬度和熔点，其化合物中所含的化学键类型为σ 键（从原子轨道重叠方式看），A、D的最高价氧化物的熔沸点大小顺序CO₂＜SiO₂；原因CO₂属于分子晶体，微粒间以范德华力结合，SiO₂属于原子晶体，微粒间以共价键结合．
（5）B与同主族原子半径最小的元素M形成的晶胞结构所示的立方晶胞，则其化学式为NaH．设阿
伏伽德罗常数为N_A，距离最近的两个B、M原子的核间距为a nm，则该化合物的晶胞密度为（用含a和N_A的
代数式表示）$\frac{24×1{0}^{21}}{{a}^{3}×{N}_{A}}$g/cm³．

Answer 1

分析 A、B、C、D、E、F都是周期表中前四周期的元素，它们的核电荷数依次增大．其中基态A原子价电子排布式为nsⁿnpⁿ，而n=2，则A为N元素；E原子核外的M层中只有两对成对电子，外围电子排布为3s²3p⁴，则E为S元素；化合物B₂E为离子化合物，B表现+1价，原子序数大于碳、小于硫，则B为Na；C元素基态原子没有不成对电子，原子序数介于钠、硫之间，核外电子排布式为1s²2s²2p⁶3s²，故C为Mg；D单质常用于制作太阳能电池和集成电路芯片，则D为Si；F原子最外层电子数与B的相同，其余各内层轨道均充满电子，原子序数大于硫，处于第四周期，核外电子数为2+8+18+1=19，则F为Cu．

解答 解：A、B、C、D、E、F都是周期表中前四周期的元素，它们的核电荷数依次增大．其中基态A原子价电子排布式为nsⁿnpⁿ，而n=2，则A为N元素；E原子核外的M层中只有两对成对电子，外围电子排布为3s²3p⁴，则E为S元素；化合物B₂E为离子化合物，B表现+1价，原子序数大于碳、小于硫，则B为Na；C元素基态原子没有不成对电子，原子序数介于钠、硫之间，核外电子排布式为1s²2s²2p⁶3s²，故C为Mg；D单质常用于制作太阳能电池和集成电路芯片，则D为Si；F原子最外层电子数与B的相同，其余各内层轨道均充满电子，原子序数大于硫，处于第四周期，核外电子数为2+8+18+1=19，则F为Cu．
（1）同周期随原子序数增大第一电离能呈增大趋势，Mg原子3s轨道为全满稳定状态，能量较低，第一电离能高于同周期相邻元素的，故第一电离能：Na＜Al＜Mg，
故答案为：Na＜Al＜Mg；
（2）C₂H₄分子C原子形成2个C-H键、1个C-C键，没有孤对电子，碳原子杂化轨道数目为3，故碳原子采取sp²杂化，
故答案为：sp²；
（3）F为Cu，处于周期表中第四周期第IB族，H₂S通入Cu²⁺水溶液反应的离子方程式为：Cu²⁺+H₂S=CuS↓+2H⁺，
故答案为：第四周期第IB族；Cu²⁺+H₂S=CuS↓+2H⁺；
（4）碳和Al可形成一种新型化合物材料，其晶体具有很高的硬度和熔点，该化合物属于原子晶体，化合物中所含的化学键类型为共价单键，属于σ 键；
A、D的最高价氧化物分别为CO₂、SiO₂，前者属于分子晶体，后者属于原子晶体，故CO₂低于SiO₂，
故答案为：σ 键；CO₂＜SiO₂；CO₂属于分子晶体，微粒间以范德华力结合，SiO₂属于原子晶体，微粒间以共价键结合；
（5）与B同主族原子半径最小的元素M为H，晶胞中H原子数目为5+12×$\frac{1}{4}$=8，Na原子数目为4+8×$\frac{1}{8}$+6×$\frac{1}{2}$=8，故晶体化学式为NaH，
晶胞质量为8×$\frac{24}{{N}_{A}}$g，距离最近的两个B、M原子的核间距为a nm，则晶胞棱长为2a nm，则该化合物的晶胞密度为8×$\frac{24}{{N}_{A}}$g÷（2a×10^-7 cm）³=$\frac{24×1{0}^{21}}{{a}^{3}×{N}_{A}}$g/cm³，
故答案为：NaH；$\frac{24×1{0}^{21}}{{a}^{3}×{N}_{A}}$．

点评 本题是对物质结构与性质的考查，涉及核外电子排布、电离能、杂化方式、化学键、晶体类型与性质、晶胞计算等，推断元素是解题关键，需要学生具备扎实的基础与灵活运用能力，注意同周期主族元素中第一电离能异常原因．