Question

8．a、b、c、d是四种原子序数依次增大的短周期元素．a原子的电子层数为n，核内质子数是2n²-1，最外层电子数为2n+l；b、d同主族，能形成两种中学常见的化合物；c与b组成的化合物是一种两性氧化物，工业上通过电解该化合物可冶炼c单质；e原子有四个能层，其未成对电子数在同周期是最多的．回答下列问题：
（l）a在周期表中的位置第二周期VA族；e的基态原子核外电子排布式为3d⁵4s¹；未成对电子数为5个．
（2）b、c、d原子的电负性由大到小的顺序是O＞S＞Al．第一电离能a大于b的原因因为N元素的3p轨道为半满状态，比较稳定．
（3）a和b形成的离子W呈平面三角形，其中心原子的杂化类型为sp²杂化；a、b、d气态氢化物最稳定的是H₂O（写化学式）
（4）将b、d组成的极性分子通人含少量W离子的BaCl₂水溶液中，有NO气体生成．发生反应的离子方程式为3SO₂+2NO₃^-+3Ba^2-+2H₂O=3BaSO₄↓+2NO↑+4H⁺．
（5）元素c与Fe构成合金的晶体类型金属晶体，其晶胞如图，该合金的化学式为AlFe₂；离铁原子最近的c原子构成的图形为正四面体；若该晶胞的密度为ρg/cm³，铁原子之间的最短距离为$\frac{1}{4}$×$\root{3}{\frac{4×\frac{27+112}{{N}_{A}}}{ρ}}$cm．

Answer 1

分析 a、b、c、d是四种原子序数依次增大的短周期元素．a原子的电子层数为n，核内质子数是2n²-1，最外层电子数为2n+l，若n=3，则a为Cl，b、c、d不能都处于短周期，不符合题意，则n=2，a为N元素；b、d同主族，能形成两种中学常见的化合物，则b为O元素、d为S元素；c与b组成的化合物是一种两性氧化物，工业上通过电解该化合物可冶炼c单质，则c为Al；e原子有四个能层，其未成对电子数在同周期是最多的，外围电子排布为3d⁵4s¹，则e为Cr．

解答 解：a、b、c、d是四种原子序数依次增大的短周期元素．a原子的电子层数为n，核内质子数是2n²-1，最外层电子数为2n+l，若n=3，则a为Cl，b、c、d不能都处于短周期，不符合题意，则n=2，a为N元素；b、d同主族，能形成两种中学常见的化合物，则b为O元素、d为S元素；c与b组成的化合物是一种两性氧化物，工业上通过电解该化合物可冶炼c单质，则c为Al；e原子有四个能层，其未成对电子数在同周期是最多的，外围电子排布为3d⁵4s¹，则e为Cr．
（l）a为N元素，在周期表中的位置：第二周期VA族；e原子有四个能层，其未成对电子数在同周期是最多的，价电子电子排布式为3d⁵4s¹，3d轨道中的5个电子为单电子，
故答案为：第二周期VA族；3d⁵4s¹；5；
（2）同周期随原子序数增大，电负性增大趋势，同主族自上而下电负性减小，故电负性：O＞S＞Al，
因为N元素的3p轨道为半满状态，比较稳定，故N元素第一电离能高于氧元素的，
故答案为：O＞S＞Al；因为N元素的3p轨道为半满状态，比较稳定；
（3）a和b形成的离子W呈平面正三角形，中心原子杂化轨道数目为3，其中心原子的杂化类型为 sp²杂化，由于非金属性O＞N、O＞S，故氢化物中H₂O最稳定，
故答案为：sp²杂化；H₂O；
（4）a和b形成的离子W呈平面正三角形，则W为NO₃^-，b、d组成的极性分子为SO₂，SO₂通入含少量NO₃^-离子的BaCl₂水溶液中，有NO气体生成．发生反应的离子方程式为：3SO₂+2NO₃^-+3Ba^2-+2H₂O=3BaSO₄↓+2NO↑+4H⁺，
故答案为：3SO₂+2NO₃^-+3Ba^2-+2H₂O=3BaSO₄↓+2NO↑+4H⁺；
（5）元素Al与Fe构成合金属于金属晶体，晶胞中Al原子数目为8×$\frac{1}{8}$+6×$\frac{1}{2}$=4，晶胞中Fe原子数目为8，则该合金的化学式为AlFe₂，离铁原子最近的Al原子构成的图形为正四面体，
铁原子之间的最短距离为晶胞棱长的$\frac{1}{4}$，晶胞质量为4×$\frac{27+112}{{N}_{A}}$g，若该晶胞的密度为ρg/cm³，则晶胞棱长为$\root{3}{\frac{4×\frac{27+112}{{N}_{A}}}{ρ}}$cm，故铁原子之间最近距离为$\frac{1}{4}$×$\root{3}{\frac{4×\frac{27+112}{{N}_{A}}}{ρ}}$cm，
故答案为：金属晶体；AlFe₂；正四面体；$\frac{1}{4}$×$\root{3}{\frac{4×\frac{27+112}{{N}_{A}}}{ρ}}$．

点评 本题是对物质结构与性质的考查，涉及核外电子排布、电负性、电离能、杂化方式与空间构型、晶胞计算、氧化还原反应等，熟练掌握元素化合物性质，掌握杂化方式与微粒空间构型关系，（5）中注意利用过原子的平面平分立方体判断距离．