Question

前四周期的A、B、C、D四種元素在周期表中均與元素X緊密相鄰．已知元素X最高價氧化物的化學式為X₂O₅，B、D同主族且B元素的原子半徑是同族元素中最小的，C的最高價氧化物對應的水化物是強酸．
（1）D元素基態原子的電子排布式為

 

．
（2）A、C、X三種元素原子的第一電離能由大到小的順序為

 

（用相應的元素符號作答）．
（3）B、X、D氫化物的沸點由高到低的順序為

 

（用相應的化學式作答）．
（4）E元素是A元素所在周期中電負性最大的，試推測下列微粒的立體構型：

微粒	EO2-	EO3-
立體構型名稱

根據結構與性質的關系，解釋上述兩種離子對應酸酸性強弱的原因

 

．
（5）元素B的一種氫化物B₂H₄具有重要的用途．有關B₂H₄的說法正確的是

 

．（選填字母）
A．B₂H₄分子間可形成氫鍵　               
B．B原子是sp³雜化
C．B₂H₄分子中含有5個σ鍵和1個π鍵　   
D．B₂H₄晶體變為液態時破壞共價鍵
（6）F元素基態原子M層上有5對成對電子，請解釋F晶體能導電的原因

 

．F形成的單質有δ、γ、α三種同素異形體，三種晶胞（如下圖所示）中F原子的配位數之比為

 

，δ、γ、α三種晶胞的邊長之比為

 

．

Answer 1

考點：位置結構性質的相互關系應用

專題：有機物的化學性質及推斷

分析：元素X最高價氧化物的化學式為X₂O₅，則X為第ⅤA族元素，前四周期的A、B、C、D均與元素X緊密相鄰，即位于X的四周，則A、B、C、D位于元素周期表的第二、三、四周期，X為磷元素，B、D同主族且B元素的原子半徑是同族元素中最小的，B、X、D同主族，則B為氮元素，D為砷元素，C的最高價氧化物對應的水化物是強酸，C為硫元素，A為硅元素，F元素基態原子M層上有5對成對電子，則F的核外電子排布式為1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁶4s²，所以F為鐵元素，據此答題．

解答： 解：元素X最高價氧化物的化學式為X₂O₅，則X為第ⅤA族元素，前四周期的A、B、C、D均與元素X緊密相鄰，即位于X的四周，則A、B、C、D位于元素周期表的第二、三、四周期，X為磷元素，B、D同主族且B元素的原子半徑是同族元素中最小的，B、X、D同主族，則B為氮元素，D為砷元素，C的最高價氧化物對應的水化物是強酸，C為硫元素，A為硅元素，F元素基態原子M層上有5對成對電子，則F的核外電子排布式為1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁶4s²，所以F為鐵元素，
（1）D是砷元素，原子序數為33，其基態原子的電子排布式為1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d¹⁰4s²4p³或[Ar]3d¹⁰4s²4p³，故答案為：1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d¹⁰4s²4p³或[Ar]3d¹⁰4s²4p³；
（2）A、C、X分別為Si、S、P，根據元素周期律，同周期元素從左向右，第一電離逐漸增大，但第ⅡA族和第ⅤA族由于最外層處于全滿和半滿狀態，第一電離能高于相鄰族的元素，所以Si、S、P的第一電離能大小順序為P＞S＞Si，故答案為：P＞S＞Si；
（3）B、X、D氫化物分別為NH₃、PH₃、AsH₃，因為氨分子之間有氫鍵的存在，所以氨的沸點較大，則AsH₃＞的相對分子質量大于PH₃，所以沸點也高于PH₃，所以它們的沸點由高到低的順序為NH₃＞AsH₃＞PH₃，故答案為：NH₃＞AsH₃＞PH₃；
（4）EO₂^-為ClO₂^-，EO₃^-為ClO₃^-，它們的中心原子氯原子的價層電子對數均為

7+1

2

=4，所以氯原子都是sp3雜化，在ClO₂^-中有兩個Cl-O鍵，所以ClO₂^-的空間構型為V形，而在ClO₃^-中有三個Cl-O鍵，所以ClO₃^-的空間構型為三角錐形；HClO₂和HClO₃可表示為（HO）ClO和（HO）ClO₂，HClO₂中的Cl為+3價，而HClO₃中的Cl為+5價．HClO₃中的Cl正電性更高，導致Cl-O-H中的電子更向Cl偏移，更易電離出H⁺，故HClO₃的酸性更強，
故答案為：V形；三角錐形； HClO₂和HClO₃可表示為（OH）ClO和（OH）ClO₂，HClO₂中的Cl為+3價，而HClO₃中的Cl為+5價，HClO₃中的Cl正電性更高，導致Cl-O-H中的電子更向Cl偏移，更易電離出H⁺，故HClO₃的酸性更強；
（5）B₂H₄為N₂H₄，
A．N₂H₄分子間與NH₃相似，可形成氫鍵，故A正確；　               
B．N₂H₄分子中N原子的價層電子對數為

5+1+1+1

2

=4，所以氮原子是sp³雜化，故B正確；
C．N₂H₄分子中N原子之間是單鍵，所以沒有π鍵，故C錯誤；　   
D．N₂H₄是分子晶體，所以晶體變為液態時破壞的是分子間作用力和氫鍵，故D錯誤；
故選AB；
（6）F是鐵元素，鐵是金屬晶體，由金屬陽離子和自由電子組成，自由電子在外加電場的作用下可發生定向移動，因此鐵能導電；δ晶胞中，以頂點Fe原子研究，與之最近的Fe原子處于晶胞的體心，補全晶胞可知配位數為8，γ晶胞中，以頂點Fe原子研究，與之最近的Fe原子處于面心上，補全晶胞可知，有3層，每層有4個，故Fe原子的配位數為4×3=12．α晶胞中，以頂點Fe原子研究，與之最近的Fe原子處于所在棱的頂點上，補全晶胞可知配位數為6，所以δ、γ、α三種晶胞中Fe原子的配位數之比為4：6：3；設鐵原子的直徑為a，根據晶胞結構圖可知，δ晶胞的邊長為

2a

3

、γ晶胞的邊長為

2a

2

、α晶胞的邊長為a，所以δ、γ、α三種晶胞的邊長之比為

2a

3

：

2a

2

：a=

2

3

：

2

：1，
故答案為：鐵是金屬晶體，由金屬陽離子和自由電子組成，自由電子在外加電場的作用下可發生定向移動，因此鐵能導電；4：6：3； 

2

3

：

2

：1．

點評：本題主要考查了原子核外電子排布、第一電離能、分子的結構與性質、原子雜化軌道、晶胞結構的計算等知識點，中等難度，解題時請注意基礎知識的綜合應用．