Question

4．A、B、C、D、E是前四周期的核電荷數(shù)依次增大元素，A原子核外s軌道電子數(shù)是p軌道電子數(shù)的2倍，C、D同一主族，D元素原子M層有一對成對的p電子，元素E位于周期表ⅠB族．請回答下列相關問題（涉及元素的請用對應的元素符號冋答）
（1）①B、C、D第一電離能由大到小的順序為N＞O＞S．
②基態(tài)E原子外圍電子排布式是3d¹⁰4s¹．
（2）DC₂分子中D原子軌道的雜化類型為sp²．與DC₂互為等電子體的一種陰離子的化學式：NO₂^-．
（3）lmol（AB）₂（直線形分子）中含有π鍵的數(shù)目為4×6.02×10²³．
（4）C和E能形成晶胞如圖所示的甲、乙兩種化合物．
①甲的化學式為CuO．
②高溫時甲易轉(zhuǎn)化為乙的原因是Cu₂O中Cu原子d軌道為全滿狀態(tài)，比較穩(wěn)定．

Answer 1

分析 A、B、C、D、E是前四周期的核電荷數(shù)依次增大元素，A原子核外s軌道電子數(shù)是p軌道電子數(shù)的2倍，原子核外電子排布式為1s²2s²2p²，故A為碳元素；D元素原子M層有一對成對的p電子，原子核外電子排布式為1s²2s²2p⁶3s²3p⁴，故D為S元素，C、D同一主族，則C為O元素；B的原子序數(shù)介于碳、氧之間，故B為N元素；元素E位于周期表ⅠB族，則E為Cu元素．
（1）①同周期隨原子序數(shù)增大，元素第一電離能呈增大趨勢，但ⅡA族、ⅤA族第一電離能高于同周期相鄰元素的，同主族自上而下第一電離能減�。�
②根據(jù)能量最低原理書寫；
（2）計算SO₂分子中S原子價層電子對數(shù)，確定雜化軌道數(shù)目，進而確定原子軌道的雜化類型；原子數(shù)目相等、價電子總數(shù)也相等的微�；�為等電子體；
（3）（CN）₂的結構式為N≡C-C≡N，單鍵為σ鍵，三鍵含有1個σ鍵、2個π鍵；
（4）①根據(jù)均攤法計算晶胞中黑色球、白色球數(shù)目，進而確定化學式；
②原子處于半滿、全滿、全空時，比較穩(wěn)定．

解答 解：A、B、C、D、E是前四周期的核電荷數(shù)依次增大元素，A原子核外s軌道電子數(shù)是p軌道電子數(shù)的2倍，原子核外電子排布式為1s²2s²2p²，故A為碳元素；D元素原子M層有一對成對的p電子，原子核外電子排布式為1s²2s²2p⁶3s²3p⁴，故D為S元素，C、D同一主族，則C為O元素；B的原子序數(shù)介于碳、氧之間，故B為N元素；元素E位于周期表ⅠB族，則E為Cu元素．
（1）①同周期隨原子序數(shù)增大元素第一電離能呈增大趨勢，但氮元素2p能級為半滿穩(wěn)定狀態(tài)，能量較低，失去第一個電子需要的能量較多，其第一電離能高于同周期相鄰元素，同主族自上而下第一電離能減小，故N、O、S三種元素的第一電離能數(shù)值由大到小的順序為N＞O＞S，
故答案為：N＞O＞S；
②元素E位于周期表ⅠB族，原子外圍電子排布式是3d¹⁰4s¹，
故答案為：3d¹⁰4s¹；
（2）SO₂分子中S原子價層電子對數(shù)=2+$\frac{1}{2}$×（6-2×2）=3，雜化軌道數(shù)目為3，原子軌道的雜化類型為sp²；S原子最外層6個電子可以用N原子及一個單位負電荷替換，得到與SO₂互為等電子體的一種陰離子的化學式為NO₂^-，
故答案為：sp²；NO₂^-；
（3）（CN）₂的結構式為N≡C-C≡N，1個（CN）₂分子中含有4個π鍵，lmol（CN）₂分子中含有π鍵的數(shù)目為4×6.02×10²³，
故答案為：4×6.02×10²³；
（4）①O、Cu能形成晶胞如圖所示的兩種化合物，甲中白色球數(shù)目=4，黑色球數(shù)目=6×$\frac{1}{2}$+8×$\frac{1}{8}$=4，Cu、O原子數(shù)目之比為1：1，則甲的化學式為CuO，
故答案為：CuO；
②乙中白色球數(shù)目=4，黑色球數(shù)目=1+8×$\frac{1}{8}$=2，白色球與黑色球個數(shù)之比為2：1，氧元素為-2價，則乙的化學式為Cu₂O，Cu₂O中Cu原子d軌道為全滿狀態(tài)，比較穩(wěn)定，故高溫時甲易轉(zhuǎn)化為乙，
故答案為：Cu₂O中Cu原子d軌道為全滿狀態(tài)，比較穩(wěn)定．

點評 本題綜合考查物質(zhì)結構與性質(zhì)，涉及元素推斷、核外電子排布、電離能、雜化軌道、等電子體、化學鍵、晶胞計算等，推斷元素是解題關鍵，（4）中從結構分析氧化銅高溫轉(zhuǎn)化為氧化亞銅為易錯點、難點，難度中等．