Question

已知A、B、C、D、E五種元素的核電荷數(shù)依次增大，除E為第四周期元素外，其余都是短周期元素．其中A、B、C是同一周期的非金屬元素，A元素最外層電子數(shù)是內(nèi)層電子數(shù)的2倍，B元素基態(tài)原子的最外層有3個(gè)未成對(duì)電子，化合物DC的晶體中，D的二價(jià)陽(yáng)離子與C的陰離子具有相同的電子層結(jié)構(gòu)，E元素的正三價(jià)離子的3d能級(jí)為半充滿狀態(tài)．請(qǐng)根據(jù)上述情況，回答下列問(wèn)題（答題時(shí)，A、B、C、D、E用所對(duì)應(yīng)的元素符號(hào)表示）：
（1）元素B、C的第一電離能的大小關(guān)系是

N＞O

．
（2）A的氫化物：A₂H₄分子中，A原子采取的雜化形式為

sp²雜化

，分子中含有

5

個(gè)σ鍵和

1

個(gè)π鍵，鍵角是

120⁰

．
（3）單質(zhì)D和鋁的混合粉末mg，與足量氫氧化鈉濃溶液充分反應(yīng)，生成標(biāo)準(zhǔn)狀況下氣體的體積為VL，則混合粉末中單質(zhì)D的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)是

m- 18V 22.4

m

×100%

．（用含m和V的代數(shù)式表示）
（4）由E元素形成的金屬的晶胞結(jié)構(gòu)如圖，則該晶胞中含有金屬原子的數(shù)目為

2

，已知該晶胞中E元素的相對(duì)原子質(zhì)量為Mg/mol，任意兩個(gè)相鄰距離最近E的核間距為acm，這種金屬的密度是

2M

(a)3NA

g?cm^-3

（阿伏伽德羅常數(shù)用“N_A”表示，用含M、a和N_A的代數(shù)式表示）．

Answer 1

分析：A元素最外層電子數(shù)是內(nèi)層電子數(shù)的2倍，則A應(yīng)為C元素，A、B、C是同一周期的非金屬元素，則為第二周期元素，B元素基態(tài)原子的最外層有3個(gè)未成對(duì)電子，其電子排布為1S²2S²2P³，應(yīng)為N元素，化合物DC的晶體為離子晶體，D的二價(jià)陽(yáng)離子與C的陰離子具有相同的電子層結(jié)構(gòu)，則C為第二周期第ⅥA族元素，應(yīng)為O元素，D為第三周期第ⅡA組元素，應(yīng)為Mg元素，E元素的+3價(jià)離子的3d能級(jí)為半充滿狀態(tài)，則E的元素序數(shù)應(yīng)為23+3=26，為Fe元素，以此解答題中各小問(wèn)．

解答：解：A元素最外層電子數(shù)是內(nèi)層電子數(shù)的2倍，則A應(yīng)為C元素，A、B、C是同一周期的非金屬元素，則為第二周期元素，B元素基態(tài)原子的最外層有3個(gè)未成對(duì)電子，其電子排布為1S²2S²2P³，應(yīng)為N元素，化合物DC的晶體為離子晶體，D的二價(jià)陽(yáng)離子與C的陰離子具有相同的電子層結(jié)構(gòu)，則C為第二周期第ⅥA族元素，應(yīng)為O元素，D為第三周期第ⅡA組元素，應(yīng)為Mg元素，E元素的+3價(jià)離子的3d能級(jí)為半充滿狀態(tài)，則E的元素序數(shù)應(yīng)為23+3=26，為Fe元素，
（1）B為N元素，C為O元素，N原子p軌道為半充滿狀態(tài)，結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，難以失去電子，第一電離能較大，故N＞O，故答案為：N＞O；
（2）A的氫化物為C₂H₄，C形成3個(gè)δ鍵，為sp²雜化，分子中含有5個(gè)δ鍵，1個(gè)π鍵，鍵角為120⁰，
故答案為：sp²雜化；5；1；120⁰；
（3）單質(zhì)鎂和鋁的混合粉末mg，與足量氫氧化鈉濃溶液充分反應(yīng)，生成標(biāo)準(zhǔn)狀況下氣體的體積為VL，
因鎂和氫氧化鈉不反應(yīng)，鋁與氫氧化鈉發(fā)生：2Al+2NaOH+2H₂O=2NaAlO₂+3H₂↑，n（H₂）=

V

22.4

mol，則n（Al）=

2V

3×22.4

mol，
m（Al）=

2V

3×22.4

mol×27g/mol=

18V

22.4

g，
則m（Mg）=（m-

18V

22.4

）g
則混合粉末中單質(zhì)D的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)是

m- 18V 22.4

m

×100%，
故答案為：

m- 18V 22.4

m

×100%；
（4）根據(jù)均攤法計(jì)算，晶胞中含有金屬原子的數(shù)目為1+8×

1

8

=2，
一個(gè)晶胞中的質(zhì)量為

2M

NA

，一個(gè)立方氮化硼晶胞的體積是（acm）³，因此立方氮化硼的密度是

2M

(a)3NA

g?cm^-3，故答案為：2；

2M

(a)3NA

g?cm^-3．

點(diǎn)評(píng)：本題考查原子結(jié)構(gòu)與元素周期律的關(guān)系，題目較為綜合，涉及分子的立體構(gòu)型、共價(jià)鍵類型、雜化類型的判斷、電子式以及晶胞等知識(shí)，題目難度中等，本題注意正確推斷元素的種類是解答該題的關(guān)鍵．