Question

7．已知A、B、C、D、E五种元素均位于周期表的前四周期，且原子序数依次增大．元素A是周期表中原子半径最小的元素；B的基态原子中电子占据了三种能量不同的原子轨道，且这三种轨道中的电子数相同；D位于第2周期，其原子核外成对电子数是未成对电子数的3倍；E位于ds区，且原子的最外层电子数与A的相同．
请回答下列问题：（答题时，A、B、C、D、E用所对应的元素符号表示）
（1）B、C、D三种元素的第一电离能由大到小的顺序是N＞O＞C．
（2）E的基态原子的价电子排布式是3d¹⁰4s¹．
（3）B、C两元素均可形成含18个电子氢化物分子，其氢化物分子分别以X、Y表示．
①X、Y的沸点相差较大，主要原因是N₂H₄分子之间存在氢键，C₂H₆分子之间无氢键．
②B元素形成的另一种氢化物Z，其分子中含14个电子．Z中B原子的杂化方式为sp²，σ键和π键之比为5：2．
（4）C、E两元素形成的某化合物的晶胞结构如图所示．C原子的配位数是6．

Answer 1

分析 A、B、C、D、E五种元素均位于周期表的前四周期，且原子序数依次增大．元素A是周期表中原子半径最小的元素，则A为H元素；B的基态原子中电子占据了三种能量不同的原子轨道，且这三种轨道中的电子数相同，原子核外电子排布为1s²2s²2p²，则B为碳元素；D位于第2周期，其原子核外成对电子数是未成对电子数的3倍，原子核外电子排布为1s²2s²2p⁴，则D为O元素；C的原子序数介于碳、氧之间，故C为N元素；E位于ds区，且原子的最外层电子数与A的相同，则E为Cu，据此解答．

解答 解：A、B、C、D、E五种元素均位于周期表的前四周期，且原子序数依次增大．元素A是周期表中原子半径最小的元素，则A为H元素；B的基态原子中电子占据了三种能量不同的原子轨道，且这三种轨道中的电子数相同，原子核外电子排布为1s²2s²2p²，则B为碳元素；D位于第2周期，其原子核外成对电子数是未成对电子数的3倍，原子核外电子排布为1s²2s²2p⁴，则D为O元素；C的原子序数介于碳、氧之间，故C为N元素；E位于ds区，且原子的最外层电子数与A的相同，则E为Cu．
（1）同周期随原子序数增大，元素第一电离能呈增大趋势，但N元素2p能级为半满稳定状态，能量较低，第一电离能高于同周期相邻元素，故第一电离能N＞O＞C，故答案为：N＞O＞C；
（2）E为Cu元素，基态原子的价电子排布式是3d¹⁰4s¹，故答案为：3d¹⁰4s¹；
（3）C、N两元素均可形成含18个电子氢化物分子，其氢化物分子分别以X、Y表示，则X为C₂H₆、Y为N₂H₄，
①N₂H₄分子之间存在氢键，C₂H₆分子之间无氢键，二者沸点相差较大，故答案为：N₂H₄分子之间存在氢键，C₂H₆分子之间无氢键；
②碳元素形成的另一种氢化物Z，其分子中含14个电子，则Z为C₂H₄，结构式为，C原子形成3个σ键，没有孤电子对，故碳原子采取sp²杂化，σ键和π键之比为5：2，故答案为：sp²；5：2；
（4）以顶点C原子为研究，与相邻的原子处于棱中心，每个顶点为8个晶胞共用，棱中心原子为4个晶胞共用，故C原子配位数为$\frac{3×8}{4}$=6，故答案为：6．

点评 本题是对物质结构的考查，推断元素是解题关键，涉及核外电子排布、电离能、氢键、杂化方式、化学键、晶胞计算等，是对学生综合能力的考查．