Question

10．周期表前四周期的元素a、b、c、d、e、f，原子序數(shù)依次增大．a(chǎn)是宇宙中最豐富的元素，b的某種核素在考古時用來測定一些文物的年代，d與e同族，用e氧化物漂白的草帽日久又變成黃色；f的最外層只有1個電子，但次外層有18個電子．回答下列問題；
（1）b、c、d、e中第一電離能最大的是N（填元素符號），c的價層電子軌道示意圖為，f在周期表中的位置是第四周期第IB族
（2）由a、b、d三元素形成的相對分子質(zhì)量最小的化合物A的化學式為HCHO，A的中心原子的雜化方式為sp²在25℃、101kPa下，已知15gA完全燃燒放出281.8kJ的熱量，寫出表示A燃燒熱的熱化學反應方程式HCHO（g）+O₂（g）=CO₂（g）+H₂O（l）△H=-563.8kJ/mol
（3）c和e元素分別形成的常見含氧酸中，分子的中心原子的價層電子對數(shù)為3的酸有NO₂^-、NO₃^-；酸根呈三角錐結(jié)構(gòu)的酸是SO₃^2-．（填化學式）
（4）f晶胞結(jié)構(gòu)如圖（1）所示，f晶體中每個f原子周圍距離最近的f原子數(shù)目為12．d和f形成的一種離子化合物B的晶體結(jié)構(gòu)如圖（2），B在稀硫酸中能生成f單質(zhì)及其它產(chǎn)物．寫出該反應的離子方程式，并標出電子轉(zhuǎn)移的方向和數(shù)目：．

Answer 1

分析 周期表前四周期的元素a、b、c、d、e、f，原子序數(shù)依次增大．a(chǎn)是宇宙中最豐富的元素，則a為H；b的某種核素在考古時用來測定一些文物的年代，則b為C；d與e同族，用e氧化物漂白的草帽日久又變成黃色，則d為O、e為S；f的最外層只有1個電子，但次外層有18個電子，則f為Cu；c 的原子序數(shù)介于C、O之間，故c為N元素．
（1）同主族自上而下第一電離能減小，同周期隨原子序數(shù)增大，元素第一電離能增大，但氮元素原子2p軌道為半滿穩(wěn)定狀態(tài)，第一電離能高于同周期相鄰元素的；
c為N元素，價層電子排布式為2s²2p³，結(jié)合泡利原理、洪特規(guī)則畫出軌道示意圖；
f為Cu，在周期表中的位置是第四周期第IB族；
（2）由H、C、O三元素形成的相對分子質(zhì)量最小的化合物A的化學式為HCHO，中心C原子形成3個σ鍵，沒有孤對電子；燃燒熱的熱化學方程式中可燃物的系數(shù)為1，1molA完全燃燒放出的熱量為281.8kJ×$\frac{1mol×30g/mol}{15g}$=563.8kJ，注明物質(zhì)的聚集狀態(tài)與放熱反應書寫熱化學方程式；
（3）N和S元素分別形成的常見含氧酸有亞硝酸、硝酸、亞硫酸、硫酸；
（4）f晶胞結(jié)構(gòu)如圖（1）所示，為面心立方密堆積，面心原子與頂點原子相切，每個頂點為8個晶胞共用，每個面為2個晶胞共用；
O和Cu形成的一種離子化合物B的晶體結(jié)構(gòu)如圖（2），晶胞中O原子數(shù)目為1+8×$\frac{1}{8}$=2，Cu原子數(shù)目為4，則B為Cu₂O，Cu₂O在稀硫酸中能生成Cu及其它產(chǎn)物，根據(jù)電子轉(zhuǎn)移守恒可知還生成CuSO₄，由元素守恒可知還生成水，該反應的離子方程式為：Cu₂O+2H⁺=Cu+Cu²⁺+H₂O．

解答 解：周期表前四周期的元素a、b、c、d、e、f，原子序數(shù)依次增大．a(chǎn)是宇宙中最豐富的元素，則a為H；b的某種核素在考古時用來測定一些文物的年代，則b為C；d與e同族，用e氧化物漂白的草帽日久又變成黃色，則d為O、e為S；f的最外層只有1個電子，但次外層有18個電子，則f為Cu；c 的原子序數(shù)介于C、O之間，故c為N元素；
（1）同主族自上而下第一電離能減小，同周期隨原子序數(shù)增大，元素第一電離能增大，但氮元素原子2p軌道為半滿穩(wěn)定狀態(tài)，第一電離能高于同周期相鄰元素的，故C、N、O、S中第一電離能最大的是N，
c為N元素，價層電子軌道示意圖為，
f為Cu，在周期表中的位置是第四周期第IB族，
故答案為：N；；第四周期第IB族；
 （2）由H、C、O三元素形成的相對分子質(zhì)量最小的化合物A的化學式為HCHO，中心C原子形成3個σ鍵，沒有孤對電子，C原子的雜化方式為sp²，在25℃、101kPa下，15gA完全燃燒放出281.8kJ的熱量，則1molA完全燃燒放出的熱量為281.8kJ×$\frac{1mol×30g/mol}{15g}$=563.8kJ，表示A燃燒熱的熱化學反應方程式為：HCHO（g）+O₂（g）=CO₂（g）+H₂O（l）△H=-563.8kJ/mol，
故答案為：HCHO；sp²；HCHO（g）+O₂（g）=CO₂（g）+H₂O（l）△H=-563.8kJ/mol；
（3）N和S元素分別形成的常見含氧酸有亞硝酸、硝酸、亞硫酸、硫酸，分子的中心原子的價層電子對數(shù)為3的酸有：NO₂^-、NO₃^-，酸根呈三角錐結(jié)構(gòu)的酸是SO₃^2-，
故答案為：NO₂^-、NO₃^-；SO₃^2-；
（4）f晶胞結(jié)構(gòu)如圖（1）所示，為面心立方密堆積，面心原子與頂點原子相切，每個頂點為8個晶胞共用，每個面為2個晶胞共用，f晶體中每個f原子周圍距離最近的f原子數(shù)目為$\frac{3×8}{2}$=12，
O和Cu形成的一種離子化合物B的晶體結(jié)構(gòu)如圖（2），晶胞中O原子數(shù)目為1+8×$\frac{1}{8}$=2，Cu原子數(shù)目為4，則B為Cu₂O，Cu₂O在稀硫酸中能生成Cu及其它產(chǎn)物，根據(jù)電子轉(zhuǎn)移守恒可知還生成CuSO₄，由元素守恒可知還生成水，該反應的離子方程式為：Cu₂O+2H⁺=Cu+Cu²⁺+H₂O，標出電子轉(zhuǎn)移的方向和數(shù)目：，
故答案為：12；．

點評 本題考查比較綜合，涉及元素推斷、電離能、核外電子排布、雜化方式與空間構(gòu)型判斷、熱化學方程式書寫、晶胞結(jié)構(gòu)與計算、氧化還原反應等，需要學生具備扎實的基礎(chǔ)與靈活運用能力，難度中等．