Question

17．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．其中A、B、C是同一周期的非金屬元素．化合物DC的晶體為離子化合物，D的二價陽離子與C的陰離子具有相同的電子層結構．AC₂為非極性分子．B、C的氫化物的沸點比它們同族相鄰周期元素氫化物的沸點高．F與A同族且在A的下一周期．E的原子序數為24，ECl₃能與B、C的氫化物形成六配位的配合物，且兩種配體的物質的量之比為2：1，三個氯離子位于外界．請根據以上情況，回答下列問題：（答題時用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N＞O＞C＞Mg．
（2）A、B、C、D的電負性由大到小的順序為O＞N＞C＞Mg．
（3）B的氫化物的價層電子對互斥模型是正四面體．分子的空間構型是三角錐形．其中心原子采取SP³雜化．
（4）寫出化合物AC₂的電子式；一種由B、C組成的化合物與AC₂互為等電子體，其分子式為N₂O，其結構式為O=N=N．
（5）C的基態(tài)原子的外層電子排布圖為，E的基態(tài)原子的簡化電子排布式是[Ar]3d54s¹．ECl₃形成的配合物的化學式為[Cr（NH₃）₄（H₂O）₂]Cl₃．
（6）B的最高價氧化物對應的水化物的稀溶液與D的單質反應時，B被還原到最低價，該反應的化學方程式是4Mg+10HNO₃=4Mg（NO₃）₂+NH₄NO₃+3H₂O
（7）A的一種晶體熔點極高，該晶體是金剛石，由A原子形成的最小環(huán)上有6個A原子，每個A原子上的任意兩根共價鍵的夾角都是109°28′（填角度）．12g該晶體中，所含的共價鍵數目是2N_A、F與A生成的晶體60g中含有的化學鍵的物質的量是4mol．
（8）試比較A、C和F的氫化物的穩(wěn)定性和沸點高低，并說明沸點高低的理由．
穩(wěn)定性：H₂O＞CH₄＞SiH₄；沸點：H₂O＞SiH₄＞CH₄；沸點高低的理由：水分子間形成氫鍵使沸點顯著升高，SiH₄與CH₄結構相似，前者相對分子量大，分子間作用力大，沸點高．

Answer 1

分析 A、B、C、D、E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化合物DC的晶體為離子晶體，D的二價陽離子與C的陰離子具有相同的電子層結構，C形成-2價陰離子，且D位于C的下一周期，B、C的氫化物的沸點比它們同族相鄰周期元素氫化物的沸點高，分子中存在氫鍵，C形成-2價陰離子，則C為氧元素，D為鎂元素，核電荷數B＜C，則B為氮元素；其中A、B、C是同一周期的非金屬元素，AC₂為非極性分子，則A為碳元素，F與A同族且在A的下一周期，F為硅元素；E的原子序數為24，則E為Cr元素；CrCl₃能與NH₃、H₂O形成六配位的配合物，且兩種配體的物質的量之比為2：1，則配體中有4個NH₃、2個H₂O，三個氯離子位于外界，該配合物為[Cr（NH₃）₄（H₂O）₂]Cl₃．

解答 解：A、B、C、D、E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化合物DC的晶體為離子晶體，D的二價陽離子與C的陰離子具有相同的電子層結構，C形成-2價陰離子，且D位于C的下一周期，B、C的氫化物的沸點比它們同族相鄰周期元素氫化物的沸點高，分子中存在氫鍵，C形成-2價陰離子，則C為氧元素，D為鎂元素，核電荷數B＜C，則B為氮元素；其中A、B、C是同一周期的非金屬元素，AC₂為非極性分子，則A為碳元素，F與A同族且在A的下一周期，F為硅元素；E的原子序數為24，則E為Cr元素；CrCl₃能與NH₃、H₂O形成六配位的配合物，且兩種配體的物質的量之比為2：1，則配體中有4個NH₃、2個H₂O，三個氯離子位于外界，該配合物為[Cr（NH₃）₄（H₂O）₂]Cl₃．
（1）A為碳元素；B為氮元素；C為氧元素，D為鎂元素，同周期自左而右第一電離能增大，氮元素原子2p能級有3個電子，處于半滿穩(wěn)定狀態(tài)，電子能量低，氮元素第一電離能高于相鄰的元素的，所以第一電離能由大到小的順序為N＞O＞C＞Mg，
故答案為：N＞O＞C＞Mg；
（2）A為碳元素；B為氮元素；C為氧元素，D為鎂元素，非金屬性越強，電負性越強，同周期從左到右電負性逐漸增強（除稀有氣體外），電負性有大到小的順序為O＞N＞C＞Mg，
故答案為：O＞N＞C＞Mg；
（3）B為氮元素，其氫化物為NH₃，分子中含有3個N-H鍵，N原子有1對孤對電子對，雜化軌道數為4，N原子采取sp³雜化，價層電子對互斥模型為正四面體，空間構型為三角錐型，
故答案為：正四面體；三角錐型；sp³；
（4）化合物AC₂是CO₂，分子中碳原子與氧原子之間形成2對共用電子對，電子式為；一種由N元素、O元素化合物與CO₂互為等電子體，其化學式為N₂O，等電子體具有相似的結構，故其結構式為 O=N=N，
故答案為：；N₂O；O=N=N；
（5）C為O，基態(tài)原子的外層電子排布圖為，E為Cr，原子序數為24，原子核外有24個電子，基態(tài)原子的簡化電子排布式是[Ar]3d54s¹，CrCl₃能與NH₃、H₂O形成六配位的配合物，且兩種配體的物質的量之比為2：1，則配體中有4個NH₃、2個H₂O，三個氯離子位于外界，該配合物為[Cr（NH₃）₄（H₂O）₂]Cl₃，
故答案為：；[Ar]3d54s¹；[Cr（NH₃）₄（H₂O）₂]Cl₃；
（6）B的最高價氧化物對應的水化物為HNO₃，D的單質為Mg，HNO₃稀溶液與Mg反應時，N元素被還原到最低價，則生成NH₄NO₃，Mg被氧化為Mg（NO₃）₂，令NH₄NO₃，Mg（NO₃）₂的化學計量數分別為x、y，則根據電子轉移守恒有[5-（-3）]×x=2y，所以x：y=4：1，該反應的化學方程式是4Mg+10HNO₃=4Mg（NO₃）₂+NH₄NO₃+3H₂O，
故答案為：4Mg+10HNO₃=4Mg（NO₃）₂+NH₄NO₃+3H₂O；
（7）A為C，晶體熔點極高，該晶體是金剛石，由C原子形成的最小環(huán)上有6個C原子，每個C原子上的任意兩根共價鍵的夾角都是109°28′，金剛石為正四面體結構，每個碳原子與4個碳原子相連，12g該晶體為1mol，所含的共價鍵數目是4×$\frac{1}{2}$×N_A=2N_A，硅與碳生成的晶體SiC，每個硅與4個碳之間4個共價鍵，60g即為1mol，有含化學鍵的物質的量是4mol，
故答案為：金剛石；6；109°28′；2N_A；4mol；
（8）非金屬性越強，氫化物的穩(wěn)定性越高，氫化物穩(wěn)定性順序為H₂O＞CH₄＞SiH₄，由于水分子間形成氫鍵使沸點顯著升高，SiH₄與CH₄結構相似，前者相對分子量大，分子間作用力大，沸點高，沸點排序為H₂O＞SiH₄＞CH₄，
故答案為：H₂O＞CH₄＞SiH₄；H₂O＞SiH₄＞CH₄；由于水分子間形成氫鍵使沸點顯著升高，SiH₄與CH₄結構相似，前者相對分子量大，分子間作用力大，沸點高．

點評 題目綜合性較大，涉及結構性質越位置關系、元素周期律、電子式與核外電子排布、配合物與雜化理論、分子結構，氧化還原反應等，難度中等，是物質結構的綜合性題目，是對學生綜合能力的考查，氫化物的沸點比它們同族相鄰周期元素氫化物的沸點高是推斷的突破口．