Question

7．有A、B、C、D、E五种前四周期元素，其中A、C、B属于同一周期，且原子序数依次增大；A原子的s电子总数等于p电子总数的2倍；B原子最外层中有两个不成对的电子；D能与B形成的化合物DB₂中，D与B的质量比为1：1；E原子的M能层上有4个未成对电子．请完成下列问题：
（1）A、B、C三种元素第一电离能由大到小的顺序为C＜O＜N（用元素符号表示）．
（2）DB₂分子的空间构型为V型；DB₃分子中D原子的杂化类型为sp²．
（3）C的氢化物晶体中，含有的作用力方式有共价键、范德华力、氢键．
（4）A、C可形成一种熔点比金刚石还高的化合物，已知该化合物中各原子最外层都满足8电子稳定结构，且只含σ 键，该化合物的化学式为C₃N₄．
（5）E是日常生活中的常见金属．
①E基态原子的电子排布式为1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁶4s²或[Ar]3d⁶4s²．
②E晶体中原子的堆积方式是体心立方堆积，晶胞中E原子的配位数为8；实验测得E晶体的密度为ρg/cm³，设 E的相对原子质量为M，则晶胞边长为$\root{3}{\frac{2M}{{N}_{A}ρ}}$cm．

Answer 1

分析 A、B、C、D、E五种前四周期元素，A原子的s电子总数等于p电子总数的2倍，则A的核外电子排布为1s²2s²2p²，故A为碳元素；A、B、C属于同一周期，即位于第二周期，B原子最外层中有两个不成对的电子，核外电子排布式为1s²2s²2p⁴，故B为O元素；A、C、B属于同一周期，且原子序数依次增大，所以C为N元素，D能与B形成的化合物DB₂中，D与B的质量比为1：1，则D为硫元素，E原子的M能层上有4个未成对电子，且原子序数大于硫，则E为第四周期元素，核外电子排布式为1s²2s²2p⁶3s²3p⁶4s²，所以E为铁元素，据此答题．

解答 解：A、B、C、D、E五种前四周期元素，A原子的s电子总数等于p电子总数的2倍，则A的核外电子排布为1s²2s²2p²，故A为碳元素；A、B、C属于同一周期，即位于第二周期，B原子最外层中有两个不成对的电子，核外电子排布式为1s²2s²2p⁴，故B为O元素；A、C、B属于同一周期，且原子序数依次增大，所以C为N元素，D能与B形成的化合物DB₂中，D与B的质量比为1：1，则D为硫元素，E原子的M能层上有4个未成对电子，且原子序数大于硫，则E为第四周期元素，核外电子排布式为1s²2s²2p⁶3s²3p⁶4s²，所以E为铁元素，
（1）同周期随原子序数增大，元素第一电离能呈增大趋势，氮元素2p能级为半满稳定状态，能量较低第一电离能高于同周期相邻元素，故C、N、O三种元素的第一电离能由小到大的顺序为：N＞O＞C，
故答案为：N＞O＞C；
（2）SO₂分子中，硫原子的价层电子对数为$\frac{6}{2}$=3，有一对孤电子对，所以的空间构型为V型，SO₃分子中，硫原子的价层电子对数为$\frac{6}{2}$=3，S原子的杂化类型为 sp²，
故答案为：V型； sp²；
（3）C的氢化物为NH₃，晶体中含有的作用力方式有共价键、范德华力、氢键，
故答案为：共价键、范德华力、氢键；
（4）A、C可形成一种熔点比金刚石还高的化合物，应为原子晶体，该化合物中各原子最外层都满足8电子稳定结构，且只含σ 键，即单键，所以该化合物的化学式为C₃N₄，
故答案为：C₃N₄；
（5）E为铁元素，①铁是26号元素，铁的基态原子的电子排布式为1s²2s² 2p⁶ 3s²3p⁶3d⁶4s² 或[Ar]3d⁶4s²，
故答案为：1s²2s² 2p⁶ 3s²3p⁶3d⁶4s² 或[Ar]3d⁶4s²；
②E晶体中原子的堆积方式是体心立方堆积，即铁原子分布在立方体的八个顶点和体心，以体心铁原子为例，与之距离最近的铁离子分布在8个顶点，所以晶胞中铁原子的配位数为8，晶胞含有的铁原子数为$\frac{1}{8}×8+1$=2，根据$ρ=\frac{m}{V}$可知，晶胞边长为$\root{3}{\frac{\frac{2M}{{N}_{A}}}{ρ}}$cm=$\root{3}{\frac{2M}{{N}_{A}ρ}}$cm，
故答案为：8；$\root{3}{\frac{2M}{{N}_{A}ρ}}$cm．

点评 本题是对物质结构的考查，涉及核外电子排布、电子式表示共价化合物形成、价层电子对数理论、杂化发生判断、化学键、晶胞结构等，推断元素是解题关键，注意理解掌握同周期第一电离能异常原因．