Question

16．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⁺¹；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元素是地壳中含量最高的金属元素；D单质常用于制作太阳能电池和集成电路芯片；F原子最外层电子数与B的相同，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）A、B、E的第一电离能由小到大的顺序为Na＜S＜N．
（2）氢化物A₂H₄分子中A原子采取sp³杂化．
（3）元素F在周期表的位置为第四周期第IB族，二价阳离子F²⁺与过量的A的简单氢化物的水溶液反应的离子方程式为Cu²⁺+4NH₃•H₂O=[Cu（NH₃）₄]²⁺+4H₂O．
（4）元素A和C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，其化合物中所含的化学键类型为共价键．
（5）A、F形成某种化合物的晶胞结构如图所示的立方晶胞（其中A显-3价，每个球均表示1个原子），则其化学式为Cu₃N．设阿伏伽德罗常数为N_A，距离最近的两个F原子的核间距为a cm，则该化合物的晶胞密度为（用含a和N_A的代数式表示）$\frac{103\sqrt{2}}{2{a}^{3}{N}_{A}}$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⁺¹，s能级上最多排列2个电子，所以n=2，A的价电子排布式为2s²2p³，为N元素；
C元素是地壳中含量最高的金属元素，则C为Al元素；D单质常用于制作太阳能电池和集成电路芯片，则D为Si元素，E为非金属元素，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，则E为S元素，则B为Na元素；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，则F为Cu元素；
（1）A、B、E分别是N、Na、S元素，同一周期元素的第一电离能随着原子序数的增大而增大，同一主族，元素的第一电离能随着原子序数增大而减小；
（2）氢化物N₂H₄分子中，N原子价层电子对个数是4，且不含孤电子对，据此判断A原子杂化方式；
（3）F是Cu元素，元素F在周期表的位置为第四周期第IB族，二价铜离子和一水合氨反应生成铜氨络合物；
（4）元素N和Al形成一种新型化合物材料，其晶体具有很高的硬度和熔点，说明该化合物是原子晶体，原子晶体中含有共价键；
（5）N、Cu形成某种化合物的晶胞结构如图，利用均摊法确定化学式；
距离最近的两个F原子的核间距为a cm，则晶胞边长为$\sqrt{2}$acm，晶胞体积=（$\sqrt{2}$acm）³，根据ρ=$\frac{m}{V}$计算．

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⁺¹，s能级上最多排列2个电子，所以n=2，A的价电子排布式为2s²2p³，为N元素；
C元素是地壳中含量最高的金属元素，则C为Al元素；D单质常用于制作太阳能电池和集成电路芯片，则D为Si元素，E为非金属元素，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，则E为S元素，则B为Na元素；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，则F为Cu元素；
（1）A、B、E分别是N、Na、S元素，同一周期元素的第一电离能随着原子序数的增大而增大，同一主族，元素的第一电离能随着原子序数增大而减小，所以第一电离能由小到大顺序是Na＜S＜N，故答案为：Na＜S＜N；
（2）氢化物N₂H₄分子中，N原子价层电子对个数是4，且不含孤电子对，则A原子杂化方式为sp³，故答案为：sp³；
（3）F是Cu元素，元素F在周期表的位置为第四周期第IB族，二价铜离子和一水合氨反应生成铜氨络合物，离子方程式为Cu²⁺+4NH₃•H₂O=[Cu（NH₃）₄]²⁺+4H₂O，
故答案为：第四周期第IB族；Cu²⁺+4NH₃•H₂O=[Cu（NH₃）₄]²⁺+4H₂O；
（4）元素N和Al形成一种新型化合物材料，其晶体具有很高的硬度和熔点，说明该化合物是原子晶体，原子晶体中含有共价键，所以该化合物中含有共价键，
故答案为：共价键；
（5）N、Cu形成某种化合物的晶胞结构如图，Cu原子个数=12×$\frac{1}{4}$=3、N原子个数=8×$\frac{1}{8}$=1，所以其化学式为Cu₃N；
距离最近的两个F原子的核间距为a cm，则晶胞边长为$\sqrt{2}$acm，晶胞体积=（$\sqrt{2}$acm）³，ρ=$\frac{m}{V}$=$\frac{\frac{64×3+14}{{N}_{A}}}{（\sqrt{2}a）^{3}}$g/cm³=$\frac{103\sqrt{2}}{2{a}^{3}{N}_{A}}$g/cm³，
故答案为：Cu₃N；$\frac{103\sqrt{2}}{2{a}^{3}{N}_{A}}$．

点评 本题考查物质结构和性质，为高频考点，涉及晶胞计算、化学键判断、配合物离子方程式书写、原子杂化、电离能大小比较等知识点，综合性较强，侧重考查学生知识综合应用能力及空间想象能力，明确物质结构、元素周期律等知识点是解本题关键，难点是晶胞计算．