Question

A、B、C、D、E为前四周期元素，A元素原子的价电子排布为ns²np²．B元素原子的最外层电子数是其电子层数的3倍．C元素原子的M电子层中有3个未成对电子．D元素原子核外M层中只有两对成对电子，E的原子序数为29，请用元素符号或化学用语回答：
（1）当n=2时，AB₂属于

 

分子（填“极性”或“非极性”），分子中有

 

个π键．
（2）在元素周期表中．位于C元素上方元素的简单气态氢化物中．中心原子的杂化方式为

 

杂化．其分子的空间构型为

 

．
（3）B、C、D三种元素的第一电离能大小顺序为

 

．
（4）E元素基态原子的核外电子排布式为

 

．
（5）原子序数最小的A元素及相邻同族元素形成的晶胞结构如图所示，该晶胞的化学式为

 

．晶胞中化学键键角为

 

．

Answer 1

考点：晶胞的计算,位置结构性质的相互关系应用

专题：元素周期律与元素周期表专题,化学键与晶体结构

分析：A、B、C、D为前四周期元素，B元素的最外层电子数是其电子层数的3倍，最外层电子数不超过8个，所以该元素为O元素，C元素原子的M电子层的P亚层中有3个未成对电子，则C是P元素，D元素原子核外的N层中只有2对成对电子，则D的核外电子排布式为：1s²2s²2p⁶3s²3p⁴，则D是S元素，E的原子序数为29，则E为Cu元素；
（1）当n=2时，A是C元素，则AB₂是CO₂，根据二氧化碳分子正负电荷重心是否重合判断，根据二氧化碳结构计算π键个数；
（2）在元素周期表中．位于C元素上方元素的为氮元素，其简单气态氢化物中．中心原子的价电子对数为

5+3

2

=4，所以其杂化方式为 sp³杂化，由于中心原子有一对孤电子对，所以其分子的空间构型为三角锥形，据此答题；
（3）根据元素周期律可知，同一周期元素自左而右第一电离能呈增大趋势，同一主族元素自上而下第一电离能呈减小趋势，所以O、P、S三种元素的第一电离能大小顺序为O＞P＞S，据此答题；
（4）E为Cu元素，其基态原子的核外电子排布式为1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d¹⁰4s¹，据此答题；
（5）原子序数最小的A元素及相邻同族元素形成的化合物为SiC，利用均摊法计算晶胞中所占有各原子的个数，进而得到化学式，SiC晶体的结构与金刚石相似从而可知键角．

解答： 解：A、B、C、D为前四周期元素，B元素的最外层电子数是其电子层数的3倍，最外层电子数不超过8个，所以该元素为O元素，C元素原子的M电子层的P亚层中有3个未成对电子，则C是P元素，D元素原子核外的N层中只有2对成对电子，则D的核外电子排布式为：1s²2s²2p⁶3s²3p⁴，则D是S元素，E的原子序数为29，则E为Cu元素；
（1）当n=2时，A是C元素，则AB₂是CO₂，二氧化碳是直线型结构，正负电荷重心重合，所以是非极性分子，二氧化碳中碳氧之间是双键，其中有一个是π键，所以每个二氧化学碳中含有2个π键，故答案为：非极性；2；
（2）在元素周期表中．位于C元素上方元素的为氮元素，其简单气态氢化物中．中心原子的价电子对数为

5+3

2

=4，所以其杂化方式为 sp³杂化，由于中心原子有一对孤电子对，所以其分子的空间构型为三角锥形，故答案为sp³；三角锥形；
（3）根据元素周期律可知，同一周期元素自左而右第一电离能呈增大趋势，同一主族元素自上而下第一电离能呈减小趋势，所以O、P、S三种元素的第一电离能大小顺序为O＞P＞S，故答案为：O＞P＞S；
（4）E为Cu元素，其基态原子的核外电子排布式为1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d¹⁰4s¹，故答案为1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d¹⁰4s¹；
（5）原子序数最小的A元素及相邻同族元素形成的化合物为SiC，利用均摊法计算晶胞中含有硅的个数为4，含有碳原子的个数为8×

1

8

+6×

1

2

=4，故化学式为Si₄C₄，SiC晶体的结构与金刚石相似从而可知键角为109°28′，故答案为：Si₄C₄；109°28′．

点评：本题主要考查了原子结构、第一电离能、晶胞的计算等知识，解题关键是要熟练掌握元素周期律和周期表推元素的种类，题目难度中等．