Question

4．已知A、B、C、D、E、F为元素周期表中前四周期且原子序数依次增大的六种元素．其中A、B、C、D核电荷数之和为36，A、C原子的最外层电子数之和等于B原子的次外层电子数，D原子质子数为B原子质子的两倍，E元素所在主族均为金属，F的价电子数与C的核电荷数相等．
（1）下列关于上述几种元素的说法正确的是cd．
a．B、C、D的原子半径由大到小的顺序为：D＞C＞B
b．E、F的最外层电子数相等
c．A、B、C、D四种元素中电负性和第一电离能最大的均为B
d．B与C形成的化合物中可能含有非极性键
e．A、C、F位于周期表的s区
（2）B单质有两种同素异形体．其中在水中溶解度较大的是O₃（填化学式），原因是O₂分子为非极性分子，而O₃分子为极性分子，水分子是极性分子，相似相溶．
（3）EA₂和A₂B熔点较高的是CaH₂（填化学式），原因是CaH₂属于离子晶体，H₂O属于分子晶体．
（4）D与B可以形成两种分子，其中DB₂分子中心原子的杂化类型是sp²．下列分子或离子中与DB₃结构相似的是c．
a．NH₃                              b．SO₃^2-c．NO₃^-                 d．PCl₃
（5）已知B、F能形成两种化合物，其晶胞如图所示．则高温时甲易转化为乙的原因为CuO中Cu²⁺外围电子排布为3d⁹，而Cu₂O中Cu⁺外围电子排布为3d¹⁰，属于稳定结构．

若乙晶体密度为pg/cm³，则乙晶胞的晶胞参数为a=$\root{3}{\frac{288}{p{N}_{A}}}$×10⁷ nm．

Answer 1

分析 A、B、C、D、E、F为元素周期表中前四周期且原子序数依次增大的六种元素．A、B、C、D核电荷数之和为36，则B不能位于第三周期，由于第三周期中Na、Mg、Al三者原子序数之和最小为36，A、C原子的最外层电子数之和等于B原子的次外层电子数，则B处于第二周期，A、C原子最外层电子数均为1，二者处于IA族，C、D不可能处于第三周期，因为第四周期中K、Ca二者原子序数之和最小为39，故C也属于短周期元素，C的原子序数又大于B，故C为Na，A为氢或锂，A、B、D原子序数之和为36-11=25，D原子质子数为B原子质子的两倍，则A为H元素、B为O元素、D为S元素；E元素所在主族均为金属，则E处于ⅡA族，原子序数大于硫，故E为Ca．

解答 解：A、B、C、D、E、F为元素周期表中前四周期且原子序数依次增大的六种元素．A、B、C、D核电荷数之和为36，则B不能位于第三周期，由于第三周期中Na、Mg、Al三者原子序数之和最小为36，A、C原子的最外层电子数之和等于B原子的次外层电子数，则B处于第二周期，A、C原子最外层电子数均为1，二者处于IA族，C、D不可能处于第三周期，因为第四周期中K、Ca二者原子序数之和最小为39，故C也属于短周期元素，C的原子序数又大于B，故C为Na，A为氢或锂，A、B、D原子序数之和为36-11=25，D原子质子数为B原子质子的两倍，则A为H元素、B为O元素、D为S元素；E元素所在主族均为金属，则E处于ⅡA族，原子序数大于硫，故E为Ca．
（1）a．同周期自左而右原子半径减小，同主族自上而下原子半径增大，故原子半径：C（Na）＞D（S）＞B（O），故a错误；
b．E为Ca、F为Cu，二者最外层电子数分别为2、1，故b错误；
c．H、O、Na、S四种元素中电负性和第一电离能最大的均为O，故c正确；
d．B与C形成的化合物为氧化钠、过氧化钠，过氧化钠中含有非极性键，故d正确；
e．H、Na位于周期表的s区，Cu处于周期表中ds区，故e错误．
故答案为：cd；
（2）B单质有两种同素异形体有氧气、臭氧，O₂分子为非极性分子，而O₃分子为极性分子，水分子是极性分子，相似相溶，故在水中溶解度较大的是O₃，
故答案为：O₃；O₂分子为非极性分子，而O₃分子为极性分子，水分子是极性分子，相似相溶；
（3）CaH₂属于离子晶体，H₂O属于分子晶体，熔点较高的是CaH₂，
故答案为：CaH₂；CaH₂属于离子晶体，H₂O属于分子晶体；
（4）SO₂分子中S原子孤电子对数=$\frac{6-2×2}{2}$=1，价层电子对数=2+1=3，故S原子的杂化类型是 sp²，
SO₃中S原子孤电子对数=$\frac{6-2×3}{2}$=0，价层电子对数为3+3=3，为平面三角形结构，NH₃为三角锥形结构，SO₃^2-中S原子孤电子对数=$\frac{6+2-2×3}{2}$=1，价层电子对数=3+1=4，为三角锥形结构，NO₃^- 中N原子孤电子对数=$\frac{5+1-2×3}{2}$=0，价层电子对数=3+0=3，为平面三角形结构，PCl₃为三角锥形结构，
故答案为：sp²；c；
（5）甲中Cu原子数目为4，氧原子数目为8×$\frac{1}{8}$+6×$\frac{1}{2}$=4，化学式为CuO，乙中Cu原子数目为4，氧原子数目为1+8×$\frac{1}{8}$=2，化学式为Cu₂O，Cu²⁺外围电子排布为3d⁹，而Cu⁺外围电子排布为3d¹⁰，属于稳定结构，故高温下CuO可以转化为Cu₂O，
乙晶体密度为pg/cm³，乙晶胞质量为2×$\frac{144}{{N}_{A}}$g，则晶胞参数=$\root{3}{\frac{2×\frac{144}{{N}_{A}}g}{pg/c{m}^{3}}}$=$\root{3}{\frac{288}{p{N}_{A}}}$cm=$\root{3}{\frac{288}{p{N}_{A}}}$×10⁷ nm，
故答案为：CuO中Cu²⁺外围电子排布为3d⁹，而Cu₂O中Cu⁺外围电子排布为3d¹⁰，属于稳定结构；$\root{3}{\frac{288}{p{N}_{A}}}$×10⁷ ．

点评 本题是对物质结构与性质的考查，推断元素是解题关键，涉及核外电子排布、元素周期律、电离能、电负性、杂化方式与空间构型判断、分子结构与性质、晶胞计算等，元素推断难度较大，较好地考查学生分析推理能力，难度较大．