Question

周期表前四周期的元素a、b、c、d、e，原子序數依次增大．A的核外電子總數與其周期數相同，b的價電子層中的未成對電子有3個，c的最外層電子數為其內層電子數的3倍，d與c同族；e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中第一電離能最大的是

 

（填元素符號），e的價層電子排布圖為

 

．
（2）a和其它元素形成的二元共價化合物中，分子呈三角錐形，該分子的中心原子的雜化方式為

 

；分子中既含有極性共價鍵、又含有非極性共價鍵的化合物是

 

（填化學式，寫出兩種）．
（3）這些元素形成的含氧酸中，分子的中心原子的價層電子對數為3的酸是

 

；酸根呈三角錐結構的酸是

 

．（填化學式）
（4）e和c形成的一種離子化合物的晶體結構如圖1，則e離子的電荷為

 

．
（5）這5種元素形成的一種1：1型離子化合物中，陰離子呈四面體結構；陽離子呈軸向狹長的八面體結構（如圖2所示）．該化合物中陰離子為

 

，陽離子中存在的化學鍵類型有

 

；該化合物加熱時首先失去的組分是

 

，判斷理由是

 

．

Answer 1

考點：晶胞的計算,元素電離能、電負性的含義及應用,極性鍵和非極性鍵,原子軌道雜化方式及雜化類型判斷

專題：原子組成與結構專題,化學鍵與晶體結構

分析：周期表前四周期的元素a、b、c、d、e，原子序數依次增大，a的核外電子總數與其周期數相同，則a為H元素；
c的最外層電子數為其內層電子數的3倍，最外層電子數不超過8個，則c是O元素；
b的價電子層中的未成對電子有3個，且原子序數小于c，則b是N元素；
e的最外層只有1個電子，但次外層有18個電子，則e原子核外電子數為2+8+18+1=29，為Cu元素；
d與c同族，且原子序數小于e，所以d為S元素，
（1）同一周期元素，元素第一電離能隨著原子序數增大而呈增大趨勢，但第IIA族和第VA族元素第一電離能大于其相鄰元素，同一主族元素中，元素第一電離能隨著原子序數增大而減小；e的價層電子為3d、4s電子；
（2）a和其他元素形成的二元共價化合物中，分子呈三角錐形，該分子為NH₃，根據價層電子對互斥理論確定該分子的中心原子的雜化方式；
分子中既含有極性共價鍵、又含有非極性共價鍵的化合物有雙氧水和肼；
（3）這些元素形成的含氧酸中，分子的中心原子的價層電子對數為3的酸是亞硝酸；酸根呈三角錐結構，說明該酸根離子價層電子對個數是4且含有一個孤電子對；
（4）該晶胞中c離子個數=1+8×

1

8

=2，e離子個數4，所以e和c形成的一種離子化合物化學式為Cu₂O，據此判斷e離子的電荷；
（5）這5種元素形成的一種1：1型離子化合物中，陰離子呈四面體結構，說明該陰離子價層電子對個數是4且不含孤電子對；陽離子呈軸向狹長的八面體結構，根據圖知，其陽離子中銅離子配位數是8，在八面體上下頂點上分子含有兩個共價鍵且含有兩個孤電子對，為水分子，有兩個，正方形平面上四個頂點上分子含有3個共價鍵且含有一個孤電子對，所以為氨氣分子，有4個；
陽離子中存在共價鍵和配位鍵；H₂O和Cu²⁺的配位鍵比NH₃與Cu²⁺的弱，所以該化合物加熱時首先失去的組分是H₂O．

解答： 解：周期表前四周期的元素a、b、c、d、e，原子序數依次增大，a的核外電子總數與其周期數相同，則a為H元素；
c的最外層電子數為其內層電子數的3倍，最外層電子數不超過8個，則c是O元素；
b的價電子層中的未成對電子有3個，且原子序數小于c，則b是N元素；
e的最外層只有1個電子，但次外層有18個電子，則e原子核外電子數為2+8+18+1=29，為Cu元素；
d與c同族，且原子序數小于e，所以d為S元素，
（1）同一周期元素，元素第一電離能隨著原子序數增大而呈增大趨勢，但第IIA族和第VA族元素第一電離能大于其相鄰元素，同一主族元素中，元素第一電離能隨著原子序數增大而減小，所以b、c、d元素第一電離能最大的是N元素；e的價層電子為3d、4s電子，其價層電子排布圖為，
故答案為：N；；
（2）a和其他元素形成的二元共價化合物中，分子呈三角錐形，該分子為NH₃，該分子的中心原子含有3個共價單鍵和一個孤電子對，所以N原子的雜化方式為sp³；
分子中既含有極性共價鍵、又含有非極性共價鍵的化合物有H₂O₂和N₂H₄，
故答案為：sp³；H₂O₂和N₂H₄；
（3）這些元素形成的含氧酸中，分子的中心原子的價層電子對數為3的酸是HNO₂、HNO₃；酸根呈三角錐結構的酸是H₂SO₃，故答案為：HNO₂、HNO₃；H₂SO₃；
（4）該晶胞中c離子個數=1+8×

1

8

=2，e離子個數4，該晶胞中氧離子和銅離子個數之比=2：4=1：2，所以e和c形成的一種離子化合物化學式為Cu₂O，則e離子的電荷為+1，故答案為：+1；
（5）這5種元素形成的一種1：1型離子化合物中，陰離子呈四面體結構，說明該陰離子價層電子對個數是4且不含孤電子對，為SO₄^2-；
陽離子呈軸向狹長的八面體結構，根據圖知，其陽離子中銅離子配位數是8，在八面體上下頂點上分子含有兩個共價鍵且含有兩個孤電子對，為水分子，有兩個，正方形平面上四個頂點上分子含有3個共價鍵且含有一個孤電子對，所以為氨氣分子，有4個，所以陽離子中含有配位鍵和共價鍵；
H₂O和Cu²⁺的配位鍵比NH₃與Cu²⁺的弱，所以該化合物加熱時首先失去的組分是H₂O，
故答案為：SO₄^2-；共價鍵和配位鍵；H₂O；H₂O和Cu²⁺的配位鍵比NH₃與Cu²⁺的弱．

點評：本題考查物質結構和性質，側重考查學生空間想象能力、知識運用能力，涉及晶胞計算、配合物、原子結構等知識點，綜合性較強，采用均攤法、價層電子對互斥理論等理論分析解答，題目難度中等，注意：配位鍵也屬于共價鍵．