Question

15．周期表前四周期的元素a、b、c、d、e，原子序數依次增大．a是宇宙中最豐富的元素，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中第一電離能的大小順序是N＞O＞S（填元素符號），e的價層電子軌道示意圖為．
（2）c的氫化物與d的氫化物的沸點大小順序是H₂O＞H₂S；（填化學式）原因是水分子之間能形成氫鍵
（3）a和其他元素形成的二元共價化合物中，分子呈三角錐形，該分子的中心原子的雜化方式為sp³；以上元素形成的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H₂O₂、N₂H₄（填化學式，寫出兩種）．
（4）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HNO₂、HNO₃；（填化學式）酸根呈三角錐結構的酸是H₂SO₃．（填化學式）
（5）e和c形成的一種離子化合物的晶體晶胞結構如圖1，則e離子的電荷為+1；其中c離子的配位數是4；若已知該晶胞的邊長為a pm，阿伏伽德羅常數為N_A，則該晶胞的密度為$\frac{288×1{0}^{30}}{{a}^{3}{N}_{A}}$g/cm³．

Answer 1

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是宇宙中最豐富的元素，則a為H元素；c的最外層電子數為其內層電子數的3倍，原子只能有2個電子層，最外層電子數為6，故c為O元素；b的價電子層中的未成對電子有3個，原子序數小于氧，核外電子排布為1s²2s²2p³，故b為N元素；e的最外層只有1個電子，但次外層有18個電子，處于第四周期，故核外電子數為2+8+18+1=29，則e為Cu；d與c（氧）同族，d的原子序數小于Cu，故d為S元素，據此解答．

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是宇宙中最豐富的元素，則a為H元素；c的最外層電子數為其內層電子數的3倍，原子只能有2個電子層，最外層電子數為6，故c為O元素；b的價電子層中的未成對電子有3個，原子序數小于氧，核外電子排布為1s²2s²2p³，故b為N元素；e的最外層只有1個電子，但次外層有18個電子，處于第四周期，故核外電子數為2+8+18+1=29，則e為Cu；d與c（氧）同族，d的原子序數小于Cu，故d為S元素．
（1）N元素原子2p能級是半滿穩定狀態，能量較低，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，故第一電離能：N＞O＞S，
e為Cu元素，基態E原子的價電子排布為3d¹⁰4s¹，價電子軌道示意圖為，
故答案為：N＞O＞S；；
（2）c的氫化物為H₂O、d的氫化物為H₂S，由于水分子之間能形成氫鍵，故沸點：H₂O＞H₂S，
故答案為：H₂O＞H₂S；水分子之間能形成氫鍵；
（3）a是H元素，a和其他元素形成的二元共價化合物中，分子呈三角錐形，該分子為氨氣，氨氣分子中氮原子含有3個共價鍵和一個孤電子對，所以該分子的中心原子的雜化方式為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是H₂O₂、N₂H₄等，
故答案為：sp³；H₂O₂、N₂H₄；
（4）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；
（5）根據晶胞的結構圖可知，晶胞中含有氧原子數為1+8×$\frac{1}{8}$=2，銅原子數為4，所以該化合物的化學式為Cu₂O，銅離子化合價為+1，氧離子周圍有4個+1價銅離子，配位數為4；
晶胞質量為（4×$\frac{64}{{N}_{A}}$+2×$\frac{16}{{N}_{A}}$）g，晶胞的邊長為a pm，則晶胞體積為（a×10^-10cm）³，則晶胞密度為：（4×$\frac{64}{{N}_{A}}$+2×$\frac{16}{{N}_{A}}$）g÷（a×10^-10cm）³=$\frac{288×1{0}^{30}}{{a}^{3}{N}_{A}}$g/cm³，
故答案為：+1；4；$\frac{288×1{0}^{30}}{{a}^{3}{N}_{A}}$．

點評 本題是對物質結構的考查，涉及核外電子排布、電離能、雜化軌道、空間構型、晶胞的計算等，中等難度，需要學生具備扎實的基礎，（4）為易錯點，采取逆向思維方式考查構型判斷，增大題目難度．