Question

18．有A、B、C、B、D、E五種元素，B原子得到一個電子后3P軌道全充滿，A⁺比B形成的簡單離子少一個電子層，C原子的P軌道半充滿，它形成的氫化物的沸點是同主族元素的氫化物中最低的，D和E是位于同一主族的短周期元素，E元素的最高化合價與最低化合價的代數和為零，E在其最高價氧化物中的質量分數為46.67%．請回答：
（1）元素X與B、C均相鄰，比較X、C元素的第一電離能＞．
（2）C元素氫化物分子中心原子的雜化方式為sp³．
（3）D的最高氧化物是非極性分子（填“極性”或“非極性”）．
（4）鑭鎳合金、銅鈣合金及鈰鈷合金都具有相同類型的晶胞結構XY，它們有很強的儲氫能力，其中鑭鎳合金的晶胞結構如圖．
①寫出Ni²⁺的核外電子排布式1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁸．
②已知鑭鎳合金LaNi，晶胞體積為9.0×10^-23cm³，儲氫后形成LaNi_nH_4.5的合金（氫進入晶胞空隙，體積不變），則LaNi_n中n=5（填數值）；氫在合金中的密度為0.25g•cm^-3．

Answer 1

分析 有A、B、C、B、D、E五種元素，B原子得到一個電子后3P軌道全充滿，則B原子電子排布式應為1S²2S²2P⁶3S²3P⁵，則B為Cl元素；A⁺比B形成的簡單離子少一個電子層，則A⁺核外有10個電子，故A為Na元素；C原子的p軌道半充滿，形成的氫化物的沸點是同主族元素的氫化物中最低的，電子排布式應為1S²2S²2P⁶3S²3P³，應為P元素，不可能是氮元素，否則沸點不是最低；D和E是位于同一主族的短周期元素，E元素的最高化合價與最低化合價的代數和為零，則E最外層電子數為4，E在其最高價氧化物中的質量分數為46.67%，令E的相對分子質量為x，則$\frac{x}{x+32}$=46.67%，解得x=28，故E為硅元素，則D為碳元素．

解答 解：有A、B、C、B、D、E五種元素，B原子得到一個電子后3P軌道全充滿，則B原子電子排布式應為1S²2S²2P⁶3S²3P⁵，則B為Cl元素；A⁺比B形成的簡單離子少一個電子層，則A⁺核外有10個電子，故A為Na元素；C原子的p軌道半充滿，形成的氫化物的沸點是同主族元素的氫化物中最低的，電子排布式應為1S²2S²2P⁶3S²3P³，應為P元素，不可能是氮元素，否則沸點不是最低；D和E是位于同一主族的短周期元素，E元素的最高化合價與最低化合價的代數和為零，則E最外層電子數為4，E在其最高價氧化物中的質量分數為46.67%，令E的相對分子質量為x，則$\frac{x}{x+32}$=46.67%，解得x=28，故E為硅元素，則D為碳元素．
（1）B為氯元素，C為P元素，元素X與C、B均相鄰，則X為硫元素，磷元素原子3p能級含有3個電子，為半滿穩(wěn)定狀態(tài)，第一電離能大于相鄰元素第一電離能，所以C、X元素的第一電離能I_l（P）＞I_1（S），
故答案為：＞；
（2）C為P元素，氫化物分子為PH₃，中心原子P的價層電子對數為3+$\frac{5-1×3}{2}$=4，其雜化方式為 sp³，
故答案為：sp³；
（3）D為碳元素，D的最高氧化物是二氧化碳，為直線型對稱結構，分子中正負電荷重心重合，是非極性分子，
故答案為：非極性；
（4）鑭鎳合金、銅鈣合金及鈰鈷合金都具有相同類型的晶胞結構XY，它們有很強的儲氫能力，其中鑭鎳合金的晶胞結構如圖
①Ni²⁺的核外電子排布式為：1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁸，故答案為：1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁸；
②由圖可知，晶胞中La原子數目為2×$\frac{1}{2}$+12×$\frac{1}{6}$=3，Ni原子數目為6+18×$\frac{1}{2}$=15，儲氫后形成LaNi_nH_4.5的合金（氫進入晶胞空隙，體積不變），故1：n=3：15，則n=5，晶胞中H原子數目為4.5×3=13.5，晶胞體積為9.0×10^-23cm³，氫在合金中的密度為$\frac{13.5}{6.02×1{0}^{23}}$g÷9.0×10^-23cm³=0.25g•cm^-3，
故答案為：5；0.25．

點評 本題是對物質結構的考查，涉及電離能、分子性質、雜化軌道、核外電子排布、晶胞計算，（4）中注意頂點原子為12個晶胞共用，利用均攤法計算解答，難度中等．