Question

有A、B、C、D、E、F、G、H八种原子序数依次增大的元素（原子序数均小于30）．A原子的核外电子数与电子层数相等，B的基态原子有3个不同的能级且各能级中电子数相等，D的基态原子与B的基态原子的未成对电子数目相同，A、E同主族，F的基态原子s能级的电子总数与p能级的电子数相等，B、G同族，H的基态原子的3d轨道电子数是4s电子数的4倍．请回答下列问题：
（1）H元素在周期表中属于

 

 区．G的基态原子电子排布式为

 

CD₂⁺中C的杂化类型是

 

（2）下列说法不正确的是

 

．
a．B₂A₂分子中含有σ键和π键
b．B₂A₂分子的沸点明显低于A₂D₂分子
c．A₂D₂分子的空间构型为直线形
d．B、C、D的电负性由大到小的顺序为D＞C＞B
e．B、C、D的第一电离能由大到小的顺序为D＞C＞B
f．H²⁺能与BD分子形成[H（BD）]²⁺，其原因是BD分子中含有空轨道
g．B和G的单质能形成相同类型的晶体，其熔点B＞G
（3）由B、F、H三种元素形成的一种具有超导性的晶体，B位于F和H原子紧密堆积所形成的空隙当中．晶胞如图1所示，该晶体的化学式为

 

（4）CD₂、D₂和熔融ECD₃可制作燃料电池，其原理如图2所示．该电池在使用过程中石墨Ⅰ电极上生成氧化物Y，石墨Ⅰ电极反应式为

 

Answer 1

考点：位置结构性质的相互关系应用,晶胞的计算

专题：

分析：A、B、C、D、E、F、G、H八种元素的原子序数依次增大，B的基态原子有3个不同的能级，且各能级中的电子数相等，原子核外电子排布式为1s²2s²2p²，故B为C元素；B、G同族，则G为Si元素；
H的基态原子的3d轨道电子数是4s电子数的4倍，4s电子只能有2个电子层，故原子核外电子排布为1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁸4s²，故H为Ni；
F的基态原子的s能级的电子总数与p能级的电子数相等，原子核外电子排布式为1s²2s²2p⁴或1s²2s²2p⁶3s²；D的基态原子与B的基态原子的未成对电子数目相同，D的原子序数小于E，原子核外电子排布只能为1s²2s²2p⁴，则D为O元素、故F为Mg；
C的原子序数介于碳、氧之间，则C为N元素；
A原子的核外电子数与电子层数相等，其原子序数在8种元素中最小，则A为H或Be元素，又A、E同主族，则A只能为H元素、E为Na元素，据此进行解答．

解答： 解：A、B、C、D、E、F、G、H八种元素的原子序数依次增大，B的基态原子有3个不同的能级，且各能级中的电子数相等，原子核外电子排布式为1s²2s²2p²，故B为C元素；B、G同族，则G为Si元素；H的基态原子的3d轨道电子数是4s电子数的4倍，4s电子只能有2个电子层，故原子核外电子排布为1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁸4s²，故H为Ni；F的基态原子的s能级的电子总数与p能级的电子数相等，原子核外电子排布式为1s²2s²2p⁴或1s²2s²2p⁶3s²；D的基态原子与B的基态原子的未成对电子数目相同，D的原子序数小于E，原子核外电子排布只能为1s²2s²2p⁴，则D为O元素、故F为Mg；C的原子序数介于碳、氧之间，则C为N元素；A原子的核外电子数与电子层数相等，其原子序数在8种元素中最小，则A为H或Be元素，又A、E同主族，则A只能为H元素、E为Na元素，
（1）H为Ni元素，Ni的基态原子的核外电子排布为1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁸4s²，在周期表中属于d区；G为Si元素，其原子核外电子总数为14，其基态原子电子排布式为：1s²2s²2p⁶3s²3p²；CD₂⁺为NO₂⁺，NO₂⁺中价层电子对个数分别是2，所以中心原子N原子采取sp杂化，
故答案为：d；1s²2s²2p⁶3s²3p²；sp杂化；
（2）a．B₂A₂分子为C₂H₂，乙炔分子中中含有1个σ键和2个π键，故a正确；
b．B₂A₂分子为乙炔，A₂D₂为双氧水，双氧水中存在氢键，则乙炔的沸点明显低于双氧水，故b正确；
c．A₂D₂分子为H₂O₂，双氧水分子是每个氧原子含有2个共用电子对且含有2个孤电子对，所以其价层电子对数是4，氧原子采用sp³杂化，所以其空间构型为V型，故c错误；
d．B、C、D分别为C、N、O，非金属性越强，电负性越强，则电负性大小为：O＞N＞C，故d正确；
e．C、N、O三种元素，C、N、O同周期，随原子序数增大的第一电离能呈增大趋势，但N元素2p能级容纳3个电子，处于半满稳定状态，能量较低，第一电离能高于同周期相邻元素，故第一电离能由小到大的顺序为C＜O＜N，故e错误；
f．H²⁺为Ni²⁺，BD为CO，由于Ni²⁺含有空轨道，所以二者能够形成[Ni（CO）]²⁺，故f错误；
g．B和G的单质分别为金刚石、Si，二者形成的晶体为原子晶体，晶体类型相同，由于共价键碳碳键较短，则沸点：C＞Si，故g正确；
故答案为：cef；
（3）B为C、F为Mg、H为Ni元素，由晶胞晶胞可知，晶胞中C原子数目=1、Ni元素数目=6×

1

2

=3、Mg原子数目=8×

1

8

=1，故该晶体的化学式为：MgNi₃C：，
故答案为：MgNi₃C；
（4）NO₂、O₂和熔融NaNO₃可制作燃料电池，根据图示可知，通O₂一极为正极，电极反应式为O₂+2N₂O₅+4e^-=4NO₃^-；通NO₂一极为负极，电极反应为：NO₂+NO₃^--e^-=N₂O₅，则电池总反应为：4NO₂+O₂=2N₂O₅，
故答案为：NO₂+NO₃^--e^-=N₂O₅．

点评：本题考查位置、结构与性质关系的综合应用，题目难度中等，正确推断各元素名称为解答关键，试题知识点较多、综合性较强，充分考查了学生的分析、理解能力，注意熟练掌握原子结构与元素周期表结构、元素周期律内容的关系．