Question

5．A、B、D、E、F五種元素的原子序數依次增大，除F為過渡元素外，其余四種均是短周期元素．已知：
①F的單質為生活中最常見的金屬之一，原子最外層有2個電子；②E原子的價電子排布為msⁿmpⁿ，B原
子的核外L層電子數為奇數；③A、D原子p軌道的電子數分別為2和4．請回答下列問題：
（1）F的穩定價態離子的電子排布式是1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁵；A、B、D、E四種元素的第一電離能由大到小的順序為Si＜C＜O＜N（用元素符號表示）．
（2）對于B的簡單氫化物，其中心原子的軌道雜化類型是sp³．分子的立體構型為
三角錐型，該氫化物易溶于D的簡單氫化物的主要原因是NH₃與H₂O分子間易形成氫鍵．
（3）D原子分別與A、B原子形成的單鍵中，鍵的極性較強是C-O（用具體的化學鍵表示）．
（4）如圖所示的晶胞是由AD兩元素組成的，下列有關該晶體的說法中正確的是c．
a．該晶體的化學式為AD                b．該晶體中A、D原子間形成的是雙鍵
c．該晶體熔點可能比SiO₂晶體高        d．該晶體可溶于水．

Answer 1

分析 A、B、D、E、F五種元素的原子序數依次增大，除F為過渡元素外，其余四種均是短周期元素．
①F的單質為生活中最常見的金屬之一，原子最外層有2個電子，則F為Fe元素；
③A、D原子p軌道的電子數分別為2和4，則A核外電子排布式為1s²2s²2p²，則A為碳元素；D核外電子排布式為1s²2s²2p⁴，則D為氧元素．
B元素原子序數介于碳元素與氧元素之間，則B為氮元素；
②E原子價電子（外圍電子）排布為msⁿmpⁿ，s能級容納2個電子，則E的價電子排布為為ms²mp²，原子序數大于氧元素，則E為Si元素．
據此結合元素化合物的性質和元素周期律解答．

解答 解：A、B、D、E、F五種元素的原子序數依次增大，除F為過渡元素外，其余四種均是短周期元素．
①F的單質為生活中最常見的金屬之一，原子最外層有2個電子，則F為Fe元素；
③A、D原子p軌道的電子數分別為2和4，則A核外電子排布式為1s²2s²2p²，則A為碳元素；D核外電子排布式為1s²2s²2p⁴，則D為氧元素．
B元素原子序數介于碳元素與氧元素之間，則B為氮元素；
②E原子價電子（外圍電子）排布為msⁿmpⁿ，s能級容納2個電子，則E的價電子排布為為ms²mp²，原子序數大于氧元素，則E為Si元素．
（1）F為Fe元素，Fe的穩定價態離子Fe³⁺的電子排布式是1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁵；同周期主族元素從左到右第一電離能增大，但是第IIA和第IIIA，第VA和第VIA族反常，同主族從上到下第一電離能減小，所以C、N、O、Si的第一電離能由大到小的順序為Si＜C＜O＜N；
故答案為：1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁵；Si＜C＜O＜N；
（2）B為氮元素，其氫化物為NH₃，NH₃中N原子的雜化類型為sp³；分子的空間構型為三角錐型；NH₃與H₂O分子間易形成氫鍵，所以氨氣易溶于水；
故答案為：sp³；三角錐型；NH₃與H₂O分子間易形成氫鍵；
（3）兩種非金屬元素的電負性差別越大，形成的共價鍵的極性就越大，O與C、N形成的共價鍵中C-O的極性大；
故答案為：C-O；
（4）A為C元素，D為O元素，黑球可以形成4個共價鍵，所以黑球為C，白球為O；
a．黑球在頂點、面心和晶體內部，黑球個數為$\frac{1}{8}×8+\frac{1}{2}×6+4$=8，白球全部在晶胞內部有16個，所以晶體的化學式為AD₂，故a錯誤；
b．該晶體中有的黑球連接4個白球，有的連接2個白球，所以A、D原子間形成的是單鍵和雙鍵，故b錯誤；
c．該晶體為空間網狀結構，為原子晶體，C原子半徑小于Si，所以熔點可能比SiO₂晶體高，故c正確；
d．該晶體為原子晶體，原子晶體難溶于水，故d錯誤．
故答案為：c．

點評 本題考查結構性質位置關系、電子排布式、化學鍵、晶胞結構與計算等，側重于學生的分析能力和計算能力的考查，難度中等，推斷元素是解題關鍵，注意利用均攤法進行晶胞的計算．