Question

已知A、B、C、D、E都是元素周期表中的前四周期元素，它们原子序数的大小关系为A＜C＜B＜D＜E．又知A原子的p轨道为半充满，其形成的简单氢化物的沸点是同主族非金属元素的氢化物中最高的．D原子得到一个电子后其3p轨道将全充满．B⁺离子比D原子形成的离子少一个电子层．C与B可形成BC型的离子化合物．E的原子序数为29．
请回答下列问题：
（1）元素A简单氢化物中A原子的杂化类型是

 

，B、C、D的电负性由小到大的顺序为

 

（用所对应的元素符号表示）．C的气态氢化物易溶于水的原因是

 

．
（2）E原子的基态电子排布式为

 

．用晶体的X射线衍射法可以测得阿伏加德罗常数．对E的测定得到以下结果：晶胞为面心立方最密堆积，边长为a pm．又知E的密度为ρg?cm^-3，A_r（E）=m，则阿伏加德罗常数为

 

（列式）．
（3）实验证明：KCl、MgO、CaO、TiN这4种晶体的结构与NaCl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

则该4种离子晶体（不包括NaCl）熔点从高到低的顺序是：

 

．
（4）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Fe₃O₄中，适合作录音带磁粉原料的是

 

．
（5）温室效应，科学家设计反应：CO₂+4H₂^-→CH₄+2H₂O以减小空气中CO₂．若有1mol CH₄生成，则有

 

mol σ键断裂．

Answer 1

考点：位置结构性质的相互关系应用

专题：元素周期律与元素周期表专题

分析：A、B、C、D、E都是元素周期表中的前四周期元素，A原子的p轨道半充满，外围电子排布为nS²nP³，处于ⅤA族，形成的氢化物的沸点是同主族非金属元素氢化物中最高的，则A为N元素；D原子得到一个电子后3p轨道全充满，原子的电子排布式应为1S²2S²2P⁶3S²3P⁵，为Cl元素；B⁺比D原子形成的离子少一个电子层，则B应为Na元素；C与B形成BC型离子化合物，则C应为第Ⅶ主族元素，根据原子序数A＜C＜B＜D＜E可知C为F元素；E的原子序数为29，为Cu元素，
（1）元素A简单氢化物是NH₃，计算N原子价层电子对数，确定其杂化方式；同周期随原子序数递增电负性增大，同主族自上而下电负性减小；根据氢键分析HF易溶于水；
（2）根据能量最低原理书写核外电子排布式；根据4M=ρVN_A计算；
（3）晶格能越大熔点越高；
（4）根据阳离子离子未成对电子数目判断；
（5）首先判断CO₂和H₂分子中含有多少δ键，根据化学方程式计算．

解答： 解：A、B、C、D、E都是元素周期表中的前四周期元素，A原子的p轨道半充满，外围电子排布为nS²nP³，处于ⅤA族，形成的氢化物的沸点是同主族非金属元素氢化物中最高的，则A为N元素；D原子得到一个电子后3p轨道全充满，原子的电子排布式应为1S²2S²2P⁶3S²3P⁵，为Cl元素；B⁺比D原子形成的离子少一个电子层，则B应为Na元素；C与B形成BC型离子化合物，则C应为第Ⅶ主族元素，根据原子序数A＜C＜B＜D＜E可知C为F元素；E的原子序数为29，为Cu元素．
（1）元素A简单氢化物是NH₃，N原子价层电子对数=3+

1

2

（5-1×3）=4，故NH₃中N采取sp³杂化；
同周期随原子序数递增电负性增大，同主族自上而下电负性减小，故电负性Na＜Cl＜F；HF与水分子之间能形成氢键，而易溶于水；
故答案为：sp³；Na＜Cl＜F；HF与水分子之间能形成氢键；
（2）E为Cu，原子核外电子数为29，根据能量最低原理，核外电子排布式为：1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d¹⁰4s¹，面心立方堆积晶胞，晶胞中Cu原子数目=8×

1

8

+6×

1

2

=4，晶胞中含有4个Cu原子，故m=

1

4

×（a×10^-10）³×ρ×N_A，
解得N_A=

4m

ρ(a×10-10)3

mol^-1，
故答案为：1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d¹⁰4s¹；

4m

ρ(a×10-10)3

；
（3）KCl、MgO、CaO、TiN这4种晶体的结构与NaCl晶体结构相似，TiN中离子都带3个单位电荷，MgO、CaO中离子都带2个单位电荷，KCl中离子都带1个单位电荷，离子半径Cl^-＜O^2-＜N^3-，Mg²⁺＜Ca²⁺＜K⁺，高价化合物的晶格能远大于低价离子化合物的晶格，晶格能TiN＞MgO＞CaO＞KCl，故熔点TiN＞MgO＞CaO＞KCl，
故答案为：TiN＞MgO＞CaO＞KCl；
（4）V₂O₅中钒离子的核外电子排布式为：1s²2s²2p⁶3s²3p⁶，无未成对电子；Fe₃O₄中含有2个Fe³⁺和一个Fe²⁺，核外电子排布式分别为：1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁵和1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁶，含有5×2+4=14个未成对电子；故Fe₃O₄所含未成对电子最多，磁性最大的是：Fe₃O₄，
故答案为：Fe₃O₄；
（5）1个CO₂和4个H₂分子中共含有6个δ键，若有1molCH₄生成，则有6molδ键断裂，故答案为：6．

点评：本题考查了位置结构与性质的应用，考查学生对电子排布、原子轨道杂化类型、氢键、电负性、晶胞计算等，题目难度中等，是对物质结构基础知识和应用能力考查，综合性性较强．