Question

A、B、C、D、E都是元素周期表中的前20号元素，它们的原子序数依次递增．已知B、D两种元素原子的最外层电子数是最内层电子数的两倍，而C元素原子的最外层电子数等于B元素原子的核外电子数，E的价电子数为1．回答下列问题．
（1）画出C元素的原子结构示意图

 

．
（2）在1mol DC₂中，有

 

 mol D-C键．
（3）在化合物BC₂的晶体中，每个BC₂分子周围与它距离最近的BC₂分子有

 

个．
（4）原子序数介于B、C之间的元素X和B、C都可与A形成10e^-的化合物．则X、B、C的第一电离能顺序是

 

（填元素符号），三种10e^-的化合物中沸点最低的

 

．
（5）已知高温下C和E元素形成的晶体呈立方体结构，晶体中元素C的化合价部分为0价，部分为-2价．如图所示为C和E元素形成的晶体的一个晶胞（晶体中最小的重复单元），则下列说法中正确的是

 

A．该晶体化学式为EC₂（KO₂），每个晶胞含有个4个E⁺和4个C₂^-
B．晶体中每个E⁺周围有8个C₂^-，每个C₂^-周围有8个E⁺
C．晶体中与每个E⁺距离最近的E⁺有8个
D．晶体中，0价C与-2价C的数目比为3：1
E．C₂^-与N₂互为等电子体．

Answer 1

考点：位置结构性质的相互关系应用,晶胞的计算

专题：

分析：A、B、C、D、E都是元素周期表中的前20号元素，它们的原子序数依次递增．B、D两种元素原子的最外层电子数是最内层电子数的两倍，最外层电子数为4，处于ⅣA族，则B为碳元素、D为Si；C元素原子的最外层电子数等于B元素原子的核外电子数，C原子最外层电子数为6，处于ⅥA族，原子序数小于Si，则C为O元素；E的价电子数为1，原子序数大于Si，则E为K元素；（4）中X原子序数介于B、C之间，则X为N元素，元素X和B、C都可与A形成10e^-的化合物，则A为H元素，据此解答．

解答： 解：A、B、C、D、E都是元素周期表中的前20号元素，它们的原子序数依次递增．B、D两种元素原子的最外层电子数是最内层电子数的两倍，最外层电子数为4，处于ⅣA族，则B为碳元素、D为Si；C元素原子的最外层电子数等于B元素原子的核外电子数，C原子最外层电子数为6，处于ⅥA族，原子序数小于Si，则C为O元素；E的价电子数为1，原子序数大于Si，则E为K元素，
（1）C为O元素，原子结构示意图为：，故答案为：；
（2）SiO₂属于原子晶体，每个Si原子形成4个Si-O键，1mol SiO₂中有4mol Si-O键，故答案为：4；
（3）CO₂晶体中分子之间只有范德华力，为分子密堆积，晶胞为面心立方结构，二氧化碳分子位于顶点与面心，以顶点CO₂分子研究，与之距离最近的CO₂分子位于面心，每个顶点为12个面共用，故每个CO₂分子周围与它距离最近的CO₂有12个，故答案为：12；
（4）X原子序数介于B、C之间，则X为N元素，元素X和B、C都可与A形成10e^-的化合物，则A为H元素，同周期随原子序数增大，第一电离能呈增大趋势，氮元素2p轨道容纳3个电子，为半满稳定状态，能量较低，第一电离能高于氧元素，故第一电离能N＞O＞C，三种10e^-的化合物为CH₄、NH₃、H₂O，常温下，水为液态，甲烷与氨气为气态，水的沸点最高，氨气分子之间存在氢键，其沸点比甲烷高，故沸点最低的是CH₄，故答案为：N＞O＞C；CH₄；
（5）高温下O和K元素形成的晶体呈立方体结构，晶体中元素O的化合价部分为0价，部分为-2价，
A、由晶胞图可知，K⁺的个数为8×

1

8

+6×

1

2

=4，O₂^-的个数为12×

1

4

+1=4，化学式为KO₂，故A正确；
B、由晶胞图可知，晶体中每个K⁺周围有6个O₂^-，每个O₂^-周围有6个K⁺，故B错误；
C、由晶胞图可知，以顶点K⁺研究，与之距离最近的K⁺位于面心，每个顶点为12个面共用，故每个K⁺周围与它距离最近的K⁺有12个，故C错误；
D、晶胞中K⁺与O₂^-个数分别为4、4，所以晶胞中共有8个氧原子，根据电荷守恒-2价O原子数目为2，所以0价氧原子数目为8-2=6，所以晶体中，0价氧原子与-2价氧原子的数目比为3：1，故D正确；
E．O₂^-与N₂的原子数目相等，但电子总数或价电子总数不相等，二者不是等电子体，故E错误，
故答案为：AD．

点评：本题是对物质结构的考查，涉及核外电子排布、电离能、晶体结构与计算等，侧重考查晶胞问题，需要学生具有一定观察与空间想象能力，掌握晶胞中利用均摊法的有关计算，（2）（3）为易错点，注意识记中学常见晶胞结构，难度中等．