Question

6．现有前四周期A、B、C、D、E、X六种元素，已知B、C、D、E、A五种非金属元素原子半径依次减小，其中B的s能级上电子总数等于p能级上电子总数的2倍．X原子的M能层上有4个未成对电子．请回答下列问题：
（1）写出C、D、E三种原子第一电离能由大到小的顺序为F＞N＞O．（用元素符号表示）
（2）A原子与B、C、D原子形成最简单化合物的稳定性由强到弱的顺序为H₂O＞NH₃＞CH₄（用分子式表示），根据价层电子对互斥理论预测BA₂D的分子构型为平面三角形．
（3）某蓝色晶体，其结构特点是X²⁺、X³⁺离子分别占据六面体互不相邻的顶点，而六面体的每条棱上均有一个BC^-．与A同族且相隔两个周期的元素R的离子位于立方体的恰当位置上．根据其结构特点可知该晶体的化学式为（用最简正整数表示）KFe₂（CN）₆．
（4）科学家通过X射线探明，KCl、MgO、CaO、TiN的晶体结构与NaCl的晶体结构相似（如图所示），其中3种离子晶体的晶格能数据如下表：

离子晶体	NaCl	KCl	CaO
晶格能/kJ•mol-1	786	715	3401

根据表格中的数据：判断KCl、MgO、TiN 三种离子晶体熔点从高到低的顺序是TiN＞MgO＞KCl．MgO晶体中一个Mg²⁺周围和它最邻近且等距离的O^2-有6个．
（5）研究物质磁性表明：金属阳离子含未成对电子越多，则磁性越大，磁记录性能越好．离子型氧化物V₂O₅和Cr₂O₃中，适合作录音带磁粉原料的是Cr₂O₃．

Answer 1

分析 B的s能级上电子总数等于p能级上电子总数的2倍，B的电子排布是1s²2s²2p²，则B是碳元素；结合B、C、D、E、A五种非金属元素原子半径依次减小，根据元素周期律知元素分别是碳、氮、氧、氟、氢，即A为H、C为N、D为O、E为F．X原子的M能层上有4个未成对电子，则其价电子排布式是3d⁶4s²，则X是Fe．
（1）同周期主族元素，从左到右元素的第一电离能呈增大趋势，但是氮原子的2p轨道上电子半充满，较稳定，第一电离能比氧的大；
（2）元素的电负性越强，气态氢化物就越稳定；根据价层电子对互斥理论计算甲醛HCHO中C原子价层电子对数，确定空间结构；
（3）与A同族且相隔两个周期的元素R为K元素，根据均摊法，铁原子有8×$\frac{1}{8}$=1，Fe²⁺、Fe³⁺离子各占一半，总电荷为+2.5，CN^-为12×$\frac{1}{4}$=3，所带电荷为-3，根据电中性知K⁺应是0.5个；
（4）对于离子晶体，晶格能越大，熔点越高；MgO与NaCl晶胞结构相似，以图中体心白色球为Mg²⁺，则黑色球为O^2-；
（5）V的价电子排布式是3d³4s²，有3对孤对电子，Cr的价电子排布式是3d⁵4s¹，有5对孤对电子．

解答 解：B的s能级上电子总数等于p能级上电子总数的2倍，B的电子排布是1s²2s²2p²，则B是碳元素；结合B、C、D、E、A五种非金属元素原子半径依次减小，根据元素周期律知元素分别是碳、氮、氧、氟、氢，即A为H、C为N、D为O、E为F．X原子的M能层上有4个未成对电子，则其价电子排布式是3d⁶4s²，则X是Fe．
（1）同周期主族元素，从左到右元素的第一电离能呈增大趋势，但是氮原子的2p轨道上电子半充满，较稳定，第一电离能比氧的大，故第一电离能：F＞N＞O，
故答案为：F＞N＞O；
（2）元素的电负性越强，气态氢化物就越稳定，非金属性O＞N＞C，氢化物稳定性由强到弱的顺序为：H₂O＞NH₃＞CH₄，
根据价层电子对互斥理论，CH₂O的中心原子的杂化方式为sp²杂化，为平面三角形，
故答案为：H₂O＞NH₃＞CH₄；平面三角形；
（3）与A同族且相隔两个周期的元素R为K元素，由题目信息，根据均摊法，晶胞中铁原子有8×$\frac{1}{8}$=1，Fe²⁺、Fe³⁺离子各占一半，总电荷为+2.5，CN^-为12×$\frac{1}{4}$=3，所带电荷为-3，根据电中性知K⁺应是0.5个，故化学式为：KFe₂（CN）₆，
故答案为：KFe₂（CN）₆；
（4）对于离子晶体，晶格能越大，熔点越高，则熔沸点TiN＞MgO＞KCl，MgO与NaCl晶胞结构相似，以图中体心白色球为Mg²⁺，则黑色球为O^2-，1个Mg²⁺周围和它最邻近且等距离的O^2-有6个，
故答案为：TiN＞MgO＞KCl；6；
（5）V的价电子排布式是3d³4s²，有3对孤对电子，Cr的价电子排布式是3d⁵4s¹，有5对孤对电子，Cr₂O₃含未成对电子多，则磁性大，磁记录性能越好，
故答案为：Cr₂O₃．

点评 本题是对物质结构与性质的考查，涉及核外电子排布、元素周期律、电离能、晶胞结构、晶体类型与性质等，注意理解同周期第一电离能异常情况，（3）中注意利用电荷守恒确定钾离子数目．