Question

7．已知A、B、C、D、E五種元素均位于周期表的前四周期，且原子序數依次增大．元素A是周期表中原子半徑最小的元素；B的基態原子中電子占據了三種能量不同的原子軌道，且這三種軌道中的電子數相同；D位于第2周期，其原子核外成對電子數是未成對電子數的3倍；E位于ds區，且原子的最外層電子數與A的相同．
請回答下列問題：（答題時，A、B、C、D、E用所對應的元素符號表示）
（1）B、C、D三種元素的第一電離能由大到小的順序是N＞O＞C．
（2）E的基態原子的價電子排布式是3d¹⁰4s¹．
（3）B、C兩元素均可形成含18個電子氫化物分子，其氫化物分子分別以X、Y表示．
①X、Y的沸點相差較大，主要原因是N₂H₄分子之間存在氫鍵，C₂H₆分子之間無氫鍵．
②B元素形成的另一種氫化物Z，其分子中含14個電子．Z中B原子的雜化方式為sp²，σ鍵和π鍵之比為5：2．
（4）C、E兩元素形成的某化合物的晶胞結構如圖所示．C原子的配位數是6．

Answer 1

分析 A、B、C、D、E五種元素均位于周期表的前四周期，且原子序數依次增大．元素A是周期表中原子半徑最小的元素，則A為H元素；B的基態原子中電子占據了三種能量不同的原子軌道，且這三種軌道中的電子數相同，原子核外電子排布為1s²2s²2p²，則B為碳元素；D位于第2周期，其原子核外成對電子數是未成對電子數的3倍，原子核外電子排布為1s²2s²2p⁴，則D為O元素；C的原子序數介于碳、氧之間，故C為N元素；E位于ds區，且原子的最外層電子數與A的相同，則E為Cu，據此解答．

解答 解：A、B、C、D、E五種元素均位于周期表的前四周期，且原子序數依次增大．元素A是周期表中原子半徑最小的元素，則A為H元素；B的基態原子中電子占據了三種能量不同的原子軌道，且這三種軌道中的電子數相同，原子核外電子排布為1s²2s²2p²，則B為碳元素；D位于第2周期，其原子核外成對電子數是未成對電子數的3倍，原子核外電子排布為1s²2s²2p⁴，則D為O元素；C的原子序數介于碳、氧之間，故C為N元素；E位于ds區，且原子的最外層電子數與A的相同，則E為Cu．
（1）同周期隨原子序數增大，元素第一電離能呈增大趨勢，但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，故第一電離能N＞O＞C，故答案為：N＞O＞C；
（2）E為Cu元素，基態原子的價電子排布式是3d¹⁰4s¹，故答案為：3d¹⁰4s¹；
（3）C、N兩元素均可形成含18個電子氫化物分子，其氫化物分子分別以X、Y表示，則X為C₂H₆、Y為N₂H₄，
①N₂H₄分子之間存在氫鍵，C₂H₆分子之間無氫鍵，二者沸點相差較大，故答案為：N₂H₄分子之間存在氫鍵，C₂H₆分子之間無氫鍵；
②碳元素形成的另一種氫化物Z，其分子中含14個電子，則Z為C₂H₄，結構式為，C原子形成3個σ鍵，沒有孤電子對，故碳原子采取sp²雜化，σ鍵和π鍵之比為5：2，故答案為：sp²；5：2；
（4）以頂點C原子為研究，與相鄰的原子處于棱中心，每個頂點為8個晶胞共用，棱中心原子為4個晶胞共用，故C原子配位數為$\frac{3×8}{4}$=6，故答案為：6．

點評 本題是對物質結構的考查，推斷元素是解題關鍵，涉及核外電子排布、電離能、氫鍵、雜化方式、化學鍵、晶胞計算等，是對學生綜合能力的考查．