Question

3．A、B、C、D、E、F是元素周期表前四周期中的常见元素，原子序数依次增大，相关信息如下表：

元素	相关信息
A	可形成自然界硬度最大的单质
B	与A元素同周期，核外有三个未成对电子
C	最外层电子数是其电子层数的3倍
D	第一电离能至第四电离能分别是I1=578KJ/mol，I2=1817KJ/mol，I3=2745KJ/mol， I4=11575KJ/mol
E	常温常压下，E的单质是固体，其氧化物是形成酸雨的主要物质
F	F的一种同位素的质量数为63，中子数为34

（1）A、B、C元素的第一电离能由大到小的顺序为N＞O＞C（用元素符号表示）．F的基态原子核外电子排布式为1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d¹⁰4s¹．
（2）AE₂是一种常用的溶剂，是非极性（填“极性”或“非极性”）分子，分子中σ键与π键个数比为1：1．
（3）写出D与NaOH溶液反应的离子方程式2Al+2OH^-+2H₂O=2AlO₂^-+3H₂↑．DB形成的晶体与金刚石类似，它属
于原子晶体．B的最简单氢化物容易液化，理由是NH₃分子之间存在氢键
（4）已知F的晶体结构如图甲所示，又知F的密度为9.00g•cm^-3，则晶胞边长为$\root{3}{\frac{256}{9{N}_{A}}}$cm；FEC₄常作电镀液，其中EC${\;}_{4}^{2-}$的空间构型是正四面体，其中E原子的杂化轨道类型是sp³．
（5）F的一种氯化物晶胞体结构如图乙所示，该氯化物的化学式是CuCl．

Answer 1

分析 A、B、C、D、E、F是元素周期表前四周期中的常见元素，原子序数依次增大，元素A可形成自然界硬度最大的单质，则A为碳元素；B与A元素同周期，核外有三个未成对电子，则B为N元素；C元素原子最外层电子数是其电子层数的3倍，原子只能有2个电子层，最外层电子数为6，故C为O元素；D元素第四电离能剧增，则原子最外层电子数为3，原子序数大于氧，故D为Al；常温常压下，E的单质是固体，其氧化物是形成酸雨的主要物质，则E为S元素；F的一种同位素的质量数为63，中子数为34，则质子数为63-34=29，故F为Cu，据此解答．

解答 解：A、B、C、D、E、F是元素周期表前四周期中的常见元素，原子序数依次增大，元素A可形成自然界硬度最大的单质，则A为碳元素；B与A元素同周期，核外有三个未成对电子，则B为N元素；C元素原子最外层电子数是其电子层数的3倍，原子只能有2个电子层，最外层电子数为6，故C为O元素；D元素第四电离能剧增，则原子最外层电子数为3，原子序数大于氧，故D为Al；常温常压下，E的单质是固体，其氧化物是形成酸雨的主要物质，则E为S元素；F的一种同位素的质量数为63，中子数为34，则质子数为63-34=29，故F为Cu．
（1）同周期随原子序数增大，第一电离能呈增大趋势，但N元素原子2p能级容纳3个电子，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，故第一电离能由大到小的顺序为：N＞O＞C；
F为Cu元素，基态原子核外电子排布式为1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d¹⁰4s¹，
故答案为：N＞O＞C；1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d¹⁰4s¹；
（2）CS₂是一种常用的溶剂，为直线型对称结构，属于非极性分子，其结构式为S=C=S，分子中σ键与π键个数比为1：1，
故答案为：非极性；1：1；
（3）Al与NaOH溶液反应的离子方程式：2Al+2OH^-+2H₂O=2AlO₂^-+3H₂↑，AlN形成的晶体与金刚石类似，它属于原子晶体．B的最简单氢化物为NH₃，分子之间存在氢键，沸点较高，容易液化，
故答案为：2Al+2OH^-+2H₂O=2AlO₂^-+3H₂↑；原子；NH₃分子之间存在氢键；
（4）Cu的晶体为面心立方最密堆积，晶胞中Cu原子数目为8×$\frac{1}{8}$+6×$\frac{1}{2}$=4，晶胞质量为$\frac{4×64}{{N}_{A}}$g，Cu的密度为9.00g•cm^-3，则晶胞体积为$\frac{4×64}{{N}_{A}}$g÷9.00g•cm^-3=$\frac{256}{9{N}_{A}}$cm³，则晶胞边长为$\root{3}{\frac{256}{9{N}_{A}}}$cm；
CuSO₄常作电镀液，其中SO₄^2-中S原子价层电子对数为4+$\frac{6+2-2×4}{2}$=4，没有孤电子对，故为正四面体构型，S原子采取sp³杂化，
故答案为：$\root{3}{\frac{256}{9{N}_{A}}}$cm；正四面体；sp³；
（5）晶胞中Cu原子数目为8×$\frac{1}{8}$+6×$\frac{1}{2}$=4，Cl原子数目为4，故该氯化物的化学式是CuCl，
故答案为：CuCl．

点评 本题是对物质结构的考查，涉及电离能、氢键、化学键、杂化方式、空间构型、晶胞计算等，注意掌握同周期元素第一电离能异常情况，难度中等．