Question

3．已知A、B、C、D、E都是元素周期表中的前四周期元素，它們?cè)�子序�?shù)的大小關(guān)系為A＜C＜B＜D＜E．又知A原子的p軌道為半充滿，其形成的簡(jiǎn)單氫化物的沸點(diǎn)是同主族非金屬元素的氫化物中最高的．D原子得到一個(gè)電子后其3p軌道將全充滿．B⁺離子比D原子形成的離子少一個(gè)電子層．C與B可形成BC型的離子化合物．E的原子序數(shù)為29．
請(qǐng)回答下列問(wèn)題：
（1）元素A簡(jiǎn)單氫化物中A原子的雜化類型是sp³，B、C、D的電負(fù)性由小到大的順序?yàn)镹a＜Cl＜F（用所對(duì)應(yīng)的元素符號(hào)表示）．C的氣態(tài)氫化物易溶于水的原因是HF和H₂O分子之間能形成氫鍵．
（2）E原子的基態(tài)電子排布式為1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d¹⁰4s¹．元素E的單質(zhì)晶體在不同溫度下可有兩種堆積方式，晶胞分別如右圖a和b所示，則其面心立方堆積的晶胞與體心立方堆積的晶胞中實(shí)際含有的E原子的個(gè)數(shù)之比為2：1．
（3）實(shí)驗(yàn)證明：KCl、MgO、CaO、TiN這4種晶體的結(jié)構(gòu)與NaCl晶體結(jié)構(gòu)相似（如圖所示），其中3種離子晶體的晶格能數(shù)據(jù)如下表：

離子晶體	NaCl	KCl	CaO
晶格能/kJ•mol-1	786	715	3401

則該4種離子晶體（不包括NaCl）熔點(diǎn)從高到低的順序是：TiN＞MgO＞CaO＞KCl．
（4）金屬陽(yáng)離子含未成對(duì)電子越多，則磁性越大，磁記錄性能越好．離子型氧化物V₂O₅和CrO2中，適合作錄音帶磁粉原料的是CrO₂．
（5）溫室效應(yīng)，科學(xué)家設(shè)計(jì)反應(yīng)：CO₂+4H₂→CH₄+2H₂O，以減小空氣中CO₂．若有1mol CH₄生成，則有6mol σ鍵和2mol π鍵斷裂．

Answer 1

分析 A、B、C、D、E都是元素周期表中的前四周期元素，A原子的p軌道半充滿，外圍電子排布為nS²nP³，處于ⅤA族，形成的氫化物的沸點(diǎn)是同主族非金屬元素氫化物中最高的，則A為N元素；D原子得到一個(gè)電子后3p軌道全充滿，原子的電子排布式應(yīng)為1S²2S²2P⁶3S²3P⁵，為Cl元素；B⁺比D原子形成的離子少一個(gè)電子層，則B應(yīng)為Na元素；C與B形成BC型離子化合物，則C應(yīng)為第Ⅶ主族元素，根據(jù)原子序數(shù)A＜C＜B＜D＜E可知C為F元素；E的原子序數(shù)為29，為Cu元素，據(jù)此解答，
（1）元素A簡(jiǎn)單氫化物是NH₃，計(jì)算N原子價(jià)層電子對(duì)數(shù)，確定其雜化方式；同周期隨原子序數(shù)遞增電負(fù)性增大，同主族自上而下電負(fù)性減小；根據(jù)氫鍵分析HF易溶于水；
（2）根據(jù)能量最低原理書(shū)寫(xiě)核外電子排布式；用均攤法計(jì)算圖a和b中的Cu原子；
（3）晶格能越大熔點(diǎn)越高；
（4）V₂O₅中V 沒(méi)有未成對(duì)電子，CrO₂中Cr含有2個(gè)未成對(duì)電子；
（5）CO₂結(jié)構(gòu)式為O=C=O，1個(gè)CO₂有2個(gè)σ鍵和2個(gè)π鍵，4個(gè)H₂有4個(gè)σ鍵．

解答 解：A、B、C、D、E都是元素周期表中的前四周期元素，A原子的p軌道半充滿，外圍電子排布為nS²nP³，處于ⅤA族，形成的氫化物的沸點(diǎn)是同主族非金屬元素氫化物中最高的，則A為N元素；D原子得到一個(gè)電子后3p軌道全充滿，原子的電子排布式應(yīng)為1S²2S²2P⁶3S²3P⁵，為Cl元素；B⁺比D原子形成的離子少一個(gè)電子層，則B應(yīng)為Na元素；C與B形成BC型離子化合物，則C應(yīng)為第Ⅶ主族元素，根據(jù)原子序數(shù)A＜C＜B＜D＜E可知C為F元素；E的原子序數(shù)為29，為Cu元素，據(jù)此解答．
（1）元素A簡(jiǎn)單氫化物是NH₃，N原子價(jià)層電子對(duì)數(shù)=3+$\frac{5-1×3}{2}$=4，故NH₃中N采取sp³雜化；同周期隨原子序數(shù)遞增電負(fù)性增大，同主族自上而下電負(fù)性減小，故電負(fù)性Na＜Cl＜F；HF與水分子之間能形成氫鍵，而易溶于水，
故答案為：sp³；Na＜Cl＜F；HF與水分子之間能形成氫鍵；
（2）E為Cu，原子核外電子數(shù)為29，根據(jù)能量最低原理，核外電子排布式為：1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d¹⁰4s¹，
由晶胞結(jié)構(gòu)可知，圖a為體心立方堆積晶胞，晶胞中Cu原子數(shù)目=1+8×$\frac{1}{8}$=2，圖b為面心立方堆積晶胞，晶胞中Cu原子數(shù)目=8×$\frac{1}{8}$+6×$\frac{1}{2}$=4，則其面心立方堆積的晶胞與體心立方堆積的晶胞中實(shí)際含有的Cu原子的個(gè)數(shù)之比為4：2=2：1，
故答案為：1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d¹⁰4s¹；2：1；
（3）KCl、MgO、CaO、TiN這4種晶體的結(jié)構(gòu)與NaCl晶體結(jié)構(gòu)相似，TiN中離子都帶3個(gè)單位電荷，MgO、CaO中離子都帶2個(gè)單位電荷，KCl中離子都帶1個(gè)單位電荷，離子半徑Cl^-＜O^2-＜N^3-，Mg²⁺＜Ca²⁺＜K⁺，高價(jià)化合物的晶格能遠(yuǎn)大于低價(jià)離子化合物的晶格，晶格能TiN＞MgO＞CaO＞KCl，故熔點(diǎn)TiN＞MgO＞CaO＞KCl，
故答案為：TiN＞MgO＞CaO＞KCl；
（4）V₂O₅中V 沒(méi)有未成對(duì)電子，CrO₂中Cr含有2個(gè)未成對(duì)電子，故CrO₂適合作錄音帶磁粉原料，
故答案為：CrO₂；
（5）CO₂結(jié)構(gòu)式為O=C=O，1個(gè)CO₂有2個(gè)σ鍵和2個(gè)π鍵，4個(gè)H₂有4個(gè)σ鍵，故有1mol CH₄生成，則有6mol σ鍵和2mol π鍵斷裂，
故答案為：6；2．

點(diǎn)評(píng) 本題考查物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)，涉及元素推斷題、核外電子排布、電負(fù)性、化學(xué)鍵、熔點(diǎn)高低比較、晶胞計(jì)算等，推斷出元素的種類是解答本題的關(guān)鍵，難度中等，注意理解晶格能的影響因素．