Question

7．已知A、B、C、D、E、F都是周期表中前四周期的元素，它們的核電荷數依次增大．其中基態A原子價電子排布式為nsⁿnpⁿ⁺¹；化合物B₂E為離子化合物，E原子核外的M層中只有兩對成對電子；C元素是地殼中含量最高的金屬元素；D單質常用于制作太陽能電池和集成電路芯片；F原子最外層電子數與B的相同，其余各內層軌道均充滿電子．請根據以上信息，回答下列問題（答題時，A、B、C、D、E、F用所對應的元素符號表示）：
（1）A、B、E的第一電離能由小到大的順序為Na＜S＜N．
（2）氫化物A₂H₄分子中A原子采取sp²雜化．
（3）按原子的外圍電子排布分區，元素F在ds區，二價陽離子F²⁺與過量的A的簡單氫化物的水溶液反應的離子方程式為Cu²⁺+4NH₃•H₂O=[Cu（NH₃）₄]²⁺+4H₂O．
（4）元素A和C可形成一種新型化合物材料，其晶體具有很高的硬度和熔點，其化合物中所含的化學鍵類型為共價鍵．
（5）A、F形成某種化合物的晶胞結構如右圖所示的立方晶胞（其中A顯-3價，每個球均表示1個原子），則其化學式為Cu₃N．設阿伏伽德羅常數為N_A，距離最近的兩個F原子的核間距為a cm，則該化合物的晶胞密度為（用含a和N_A的代數式表示）$\frac{103\sqrt{2}}{2{a}^{3}{N}_{A}}$g/cm³．

Answer 1

分析 A、B、C、D、E、F都是周期表中前四周期的元素，它們的核電荷數依次增大．其中基態A原子價電子排布式為nsⁿnpⁿ⁺¹，而n=2，則A為N元素；E原子核外的M層中只有兩對成對電子，外圍電子排布為3s²3p⁴，則E為S元素；化合物B₂E為離子化合物，B表現+1價，原子序數大于碳、小于硫，則B為Na；C元素是地殼中含量最高的金屬元素，則C為Al；D單質常用于制作太陽能電池和集成電路芯片，則D為Si；F原子最外層電子數與B的相同，其余各內層軌道均充滿電子，原子序數大于硫，處于第四周期，核外電子數為2+8+18+1=19，則F為Cu．

解答 解：A、B、C、D、E、F都是周期表中前四周期的元素，它們的核電荷數依次增大．其中基態A原子價電子排布式為nsⁿnpⁿ⁺¹，而n=2，則A為N元素；E原子核外的M層中只有兩對成對電子，外圍電子排布為3s²3p⁴，則E為S元素；化合物B₂E為離子化合物，B表現+1價，原子序數大于碳、小于硫，則B為Na；C元素是地殼中含量最高的金屬元素，則C為Al；D單質常用于制作太陽能電池和集成電路芯片，則D為Si；F原子最外層電子數與B的相同，其余各內層軌道均充滿電子，原子序數大于硫，處于第四周期，核外電子數為2+8+18+1=19，則F為Cu．
（1）N元素2p能級為半滿穩定狀態，能量較低，第一電離能高于同周期相鄰元素，同周期隨原子序數增大第一電離能呈增大趨勢，同主族自上而下第一電離能減小，故第一電離能：Na＜S＜N，
故答案為：Na＜S＜N；
（2）氫化物N₂H₄分子N原子形成2個N-H鍵、1個N-N鍵，還含有1對孤對電子，故N原子采取sp² 雜化，
故答案為：sp²；
（3）按原子的外圍電子排布分區，元素Cu在ds區，二價陽離子Cu²⁺與過量的氨氣水溶液反應的離子方程式為：Cu²⁺+4NH₃•H₂O=[Cu（NH₃）₄]²⁺+4H₂O，
故答案為：ds；Cu²⁺+4NH₃•H₂O=[Cu（NH₃）₄]²⁺+4H₂O；
（4）元素N和Al可形成一種新型化合物材料，其晶體具有很高的硬度和熔點，該化合物屬于原子晶體，其化合物中所含的化學鍵類型為：共價鍵，
故答案為：共價鍵；
（5）A、F形成某種化合物的晶胞結構如圖所示的立方晶胞（其中A顯-3價，每個球均表示1個原子），
晶胞中小黑色球數目為8×$\frac{1}{8}$=1，大灰色球數目為12×$\frac{1}{4}$=3，其中N顯-3價，則小黑色球為N原子、大灰色球為Cu，則其化學式為Cu₃N；
設阿伏伽德羅常數為N_A，晶胞質量為$\frac{64×3+14}{{N}_{A}}$g，距離最近的兩個Cu原子的核間距為a cm，則晶胞棱長為$\frac{\sqrt{2}}{2}$acm×2=$\sqrt{2}$acm，
則該化合物的晶胞密度為：$\frac{\frac{64×3+14}{{N}_{A}}g}{（{\sqrt{2acm}）}^{3}}$=$\frac{103\sqrt{2}}{2{a}^{3}{N}_{A}}$g/cm³，
故答案為：Cu₃N；$\frac{103\sqrt{2}}{2{a}^{3}{N}_{A}}$g/cm³．

點評 本題考查了位置、結構與性質關系的綜合應用，題目難度中等，涉及核外電子排布、電離能、雜化方式、配合物、晶體類型與性質、晶胞計算等知識，明確原子結構與元素周期律、元素周期表的關系為解答關鍵，試題培養了學生的分析能力及靈活應用能力．