Question

前四周期的A、B、C、D四种元素在周期表中均与元素X紧密相邻．已知元素X最高价氧化物的化学式为X₂O₅，B、D同主族且B元素的原子半径是同族元素中最小的，C的最高价氧化物对应的水化物是强酸．
（1）D元素基态原子的电子排布式为

 

．
（2）A、C、X三种元素原子的第一电离能由大到小的顺序为

 

（用相应的元素符号作答）．
（3）B、X、D氢化物的沸点由高到低的顺序为

 

（用相应的化学式作答）．
（4）E元素是A元素所在周期中电负性最大的，试推测下列微粒的立体构型：

微粒	EO2-	EO3-
立体构型名称

根据结构与性质的关系，解释上述两种离子对应酸酸性强弱的原因

 

．
（5）元素B的一种氢化物B₂H₄具有重要的用途．有关B₂H₄的说法正确的是

 

．（选填字母）
A．B₂H₄分子间可形成氢键　               
B．B原子是sp³杂化
C．B₂H₄分子中含有5个σ键和1个π键　   
D．B₂H₄晶体变为液态时破坏共价键
（6）F元素基态原子M层上有5对成对电子，请解释F晶体能导电的原因

 

．F形成的单质有δ、γ、α三种同素异形体，三种晶胞（如下图所示）中F原子的配位数之比为

 

，δ、γ、α三种晶胞的边长之比为

 

．

Answer 1

考点：位置结构性质的相互关系应用

专题：有机物的化学性质及推断

分析：元素X最高价氧化物的化学式为X₂O₅，则X为第ⅤA族元素，前四周期的A、B、C、D均与元素X紧密相邻，即位于X的四周，则A、B、C、D位于元素周期表的第二、三、四周期，X为磷元素，B、D同主族且B元素的原子半径是同族元素中最小的，B、X、D同主族，则B为氮元素，D为砷元素，C的最高价氧化物对应的水化物是强酸，C为硫元素，A为硅元素，F元素基态原子M层上有5对成对电子，则F的核外电子排布式为1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁶4s²，所以F为铁元素，据此答题．

解答： 解：元素X最高价氧化物的化学式为X₂O₅，则X为第ⅤA族元素，前四周期的A、B、C、D均与元素X紧密相邻，即位于X的四周，则A、B、C、D位于元素周期表的第二、三、四周期，X为磷元素，B、D同主族且B元素的原子半径是同族元素中最小的，B、X、D同主族，则B为氮元素，D为砷元素，C的最高价氧化物对应的水化物是强酸，C为硫元素，A为硅元素，F元素基态原子M层上有5对成对电子，则F的核外电子排布式为1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁶4s²，所以F为铁元素，
（1）D是砷元素，原子序数为33，其基态原子的电子排布式为1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d¹⁰4s²4p³或[Ar]3d¹⁰4s²4p³，故答案为：1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d¹⁰4s²4p³或[Ar]3d¹⁰4s²4p³；
（2）A、C、X分别为Si、S、P，根据元素周期律，同周期元素从左向右，第一电离逐渐增大，但第ⅡA族和第ⅤA族由于最外层处于全满和半满状态，第一电离能高于相邻族的元素，所以Si、S、P的第一电离能大小顺序为P＞S＞Si，故答案为：P＞S＞Si；
（3）B、X、D氢化物分别为NH₃、PH₃、AsH₃，因为氨分子之间有氢键的存在，所以氨的沸点较大，则AsH₃＞的相对分子质量大于PH₃，所以沸点也高于PH₃，所以它们的沸点由高到低的顺序为NH₃＞AsH₃＞PH₃，故答案为：NH₃＞AsH₃＞PH₃；
（4）EO₂^-为ClO₂^-，EO₃^-为ClO₃^-，它们的中心原子氯原子的价层电子对数均为

7+1

2

=4，所以氯原子都是sp3杂化，在ClO₂^-中有两个Cl-O键，所以ClO₂^-的空间构型为V形，而在ClO₃^-中有三个Cl-O键，所以ClO₃^-的空间构型为三角锥形；HClO₂和HClO₃可表示为（HO）ClO和（HO）ClO₂，HClO₂中的Cl为+3价，而HClO₃中的Cl为+5价．HClO₃中的Cl正电性更高，导致Cl-O-H中的电子更向Cl偏移，更易电离出H⁺，故HClO₃的酸性更强，
故答案为：V形；三角锥形； HClO₂和HClO₃可表示为（OH）ClO和（OH）ClO₂，HClO₂中的Cl为+3价，而HClO₃中的Cl为+5价，HClO₃中的Cl正电性更高，导致Cl-O-H中的电子更向Cl偏移，更易电离出H⁺，故HClO₃的酸性更强；
（5）B₂H₄为N₂H₄，
A．N₂H₄分子间与NH₃相似，可形成氢键，故A正确；　               
B．N₂H₄分子中N原子的价层电子对数为

5+1+1+1

2

=4，所以氮原子是sp³杂化，故B正确；
C．N₂H₄分子中N原子之间是单键，所以没有π键，故C错误；　   
D．N₂H₄是分子晶体，所以晶体变为液态时破坏的是分子间作用力和氢键，故D错误；
故选AB；
（6）F是铁元素，铁是金属晶体，由金属阳离子和自由电子组成，自由电子在外加电场的作用下可发生定向移动，因此铁能导电；δ晶胞中，以顶点Fe原子研究，与之最近的Fe原子处于晶胞的体心，补全晶胞可知配位数为8，γ晶胞中，以顶点Fe原子研究，与之最近的Fe原子处于面心上，补全晶胞可知，有3层，每层有4个，故Fe原子的配位数为4×3=12．α晶胞中，以顶点Fe原子研究，与之最近的Fe原子处于所在棱的顶点上，补全晶胞可知配位数为6，所以δ、γ、α三种晶胞中Fe原子的配位数之比为4：6：3；设铁原子的直径为a，根据晶胞结构图可知，δ晶胞的边长为

2a

3

、γ晶胞的边长为

2a

2

、α晶胞的边长为a，所以δ、γ、α三种晶胞的边长之比为

2a

3

：

2a

2

：a=

2

3

：

2

：1，
故答案为：铁是金属晶体，由金属阳离子和自由电子组成，自由电子在外加电场的作用下可发生定向移动，因此铁能导电；4：6：3； 

2

3

：

2

：1．

点评：本题主要考查了原子核外电子排布、第一电离能、分子的结构与性质、原子杂化轨道、晶胞结构的计算等知识点，中等难度，解题时请注意基础知识的综合应用．