Question

19．已知A、B、C、D、E、F都是周期表中前四周期的元素，它們的核電荷數A＜B＜C＜D＜E＜F．其中A原子核外有三個未成對電子；化合物B₂E的晶體為離子晶體，E原子核外的M層中只有兩對成對電子；C元素是地殼中含量最高的金屬元素；D單質的晶體類型在同周期的單質中沒有相同的；F原子核外最外層電子數與B相同，其余各層電子均充滿．請根據以上信息，回答下列問題：（答題時，A、B、C、D、E、F用所對應的元素符號表示）
（1）A、B、C、D的第一電離能由小到大的順序為Na＜Al＜Si＜N．（用元素符號表示）
（2）B的氯化物的熔點比D的氯化物的熔點高（填高或低），理由是NaCl為離子晶體，而SiCl₄為分子晶體．
（3）A的最高價酸根離子A0${\;}_{3}^{-}$的中心原子采取sp²雜化，E的最高價氧化物分子的空間構型是平面三角形．
（4）F的核外電子排布式是1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d¹⁰4s¹（或[Ar]3d¹⁰4s¹），F(xiàn)的高價離子與A的簡單氫化物形成的配離子的化學式為[Cu（NH₃）₄]²⁺．
（5）A、C形成的化合物具有高沸點和高硬度，是一種新型無機非金屬材料，則其化學式為AlN，其晶體中所含的化學鍵類型為共價鍵．A、F形成某種化合物的晶胞結構圖1所示（其中A顯-3價），則其化學式為Cu₃N；（每個球均表示1個原子）
（6）F+與氫負離子形成的晶體結構如圖2所示，該晶體中F⁺的配位數為4．該晶體具有許多特殊性質，如易分解、能與水反應、在氯氣中燃燒等．寫出該晶體在氯氣中燃燒的化學方程式2CuH+3Cl₂$\frac{\underline{\;點燃\;}}{\;}$2CuCl₂+2HCl．
（7）若已知FH的摩爾質量為 Mg/mol，晶胞的邊長為acm，設阿伏加德常數為N_A，則FH晶體的密度為：$\frac{4M}{{a}^{3}{N}_{A}}$g/cm³．

Answer 1

分析 A、B、C、D、E、F都是周期表中前四周期的元素，它們的核電荷數A＜B＜C＜D＜E＜F．C元素是地殼中含量最高的金屬元素，則C為Al元素；A原子核外有三個未成對電子，原子序數小于Al元素，其電子排布式為1S²2S²2P³，則A為N元素；E原子核外的M層中只有兩對成對電子，電子排布式為1S²2S²2P⁶3S²3P⁴，則E為S元素；D單質的晶體類型在同周期的單質中沒有相同的，D處于第三周期，故D為Si元素；化合物B₂E的晶體為離子晶體，B應為第ⅠA族元素，且原子序數在N元素和Al之間，則B為Na元素；F原子核外最外層電子數與B相同，其余各層均充滿，且原子序數最大，電子排布式為1S²2S²2P⁶3S²3P⁶3d¹⁰4S¹，故F為Cu元素，據此解答．

解答 解：A、B、C、D、E、F都是周期表中前四周期的元素，它們的核電荷數A＜B＜C＜D＜E＜F．C元素是地殼中含量最高的金屬元素，則C為Al元素；A原子核外有三個未成對電子，原子序數小于Al元素，其電子排布式為1S²2S²2P³，則A為N元素；E原子核外的M層中只有兩對成對電子，電子排布式為1S²2S²2P⁶3S²3P⁴，則E為S元素；D單質的晶體類型在同周期的單質中沒有相同的，D處于第三周期，故D為Si元素；化合物B₂E的晶體為離子晶體，B應為第ⅠA族元素，且原子序數在N元素和Al之間，則B為Na元素；F原子核外最外層電子數與B相同，其余各層均充滿，且原子序數最大，電子排布式為1S²2S²2P⁶3S²3P⁶3d¹⁰4S¹，故F為Cu元素．
（1）在元素周期表中，同一周期元素的第一電離能從左到右呈增大趨勢，同一主族元素的第一電離能從上到下逐漸減小，據此可判斷四種元素的第一電離能的順序為：Na＜Al＜Si＜N，
故答案：Na＜Al＜Si＜N；
（2）因NaCl為離子晶體，而SiCl₄為分子晶體，原子晶體的熔沸點遠大于分子晶體的熔沸點，故NaCl晶體熔點高，故答案為：高；NaCl為離子晶體，而SiCl₄為分子晶體；
（3）A的最高價酸根離子NO₃^-，中心N原子價層電子對數為3+$\frac{5+1-2×3}{2}$=3，則N原子采取sp²雜化；
E的最高價氧化物為SO₃，S原子孤電子對數為$\frac{6-2×3}{2}$=0，價層電子對數為3+0=3，則為平面三角形結構，
故答案為：sp²；平面三角形；
（4）F為Cu元素，其核外電子排布式為：1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d¹⁰4s¹（或[Ar]3d¹⁰4s¹），銅離子與氨氣可以配位鍵形成配離子，其化學式為[Cu（NH₃）₄]²⁺，
故答案為：1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d¹⁰4s¹（或[Ar]3d¹⁰4s¹）；[Cu（NH₃）₄]²⁺；
（5）A、C形成的化合物為AlN，根據化合物具有高沸點和高硬度，是一種新型無機非金屬材料，可判斷晶體類型為原子晶體，化學鍵類型為共價鍵；
F為Cu，A為N，且N為-3價，由晶胞結構圖可知，N原子在頂點，則N原子數為8×$\frac{1}{8}$=1，Cu原子在棱心，則Cu原子數為12×$\frac{1}{4}$=3，所以化學式為Cu₃N，
故答案為：AlN；共價鍵；Cu₃N；
（6）Cu⁺與氫負離子形成的晶體結構如圖2所示，該晶體中Cu⁺的配位數為4，晶胞中Cu⁺數目為4，H^-數目為8×$\frac{1}{8}$+6×$\frac{1}{2}$=4，故晶體化學式為CuH，在氯氣中燃燒生成氯化銅與HCl，反應化學方程式為：2CuH+3Cl₂$\frac{\underline{\;點燃\;}}{\;}$2CuCl₂+2HCl，
故答案為：4；2CuH+3Cl₂$\frac{\underline{\;點燃\;}}{\;}$2CuCl₂+2HCl；
（7）晶胞質量為4×$\frac{M}{{N}_{A}}$g，晶胞體積為（acm）³，則晶體的密度為：4×$\frac{M}{{N}_{A}}$g÷（acm）³=$\frac{4M}{{a}^{3}{N}_{A}}$g/cm³，
故答案為：$\frac{4M}{{a}^{3}{N}_{A}}$．

點評 本題是對物質結構的考查，涉及元素推斷、核外電子排布、電離能、電負性、雜化軌道、分子結構、晶體類型與性質、配合物、晶胞計算等，推斷出元素的種類是解答本題的關鍵，推斷時注意從原子的核外電子排布特點以及元素的特殊性質為突破口，需要學生具備扎實的基礎，難度中等．