Question

（物质结构）下表是元素周期表的一部分，表中所列的字母分别代表一种化学元素．请根据上表回答下列问题：

（1）G元素基态原子的电子排布式为

1s²2s²2p³

，其气态氢化物易液化，其原因是

氨分子之间有氢键

．
（2）XR₂中，X原子的轨道杂化类型为

sp³

，化合物ER₂的熔点较XR₂低，其原因是

CO₂属于分子晶体，SiO₂属于原子晶体

．
（3）E、G、R三种元素的第一电离能由大到小的顺序是

N＞O＞C

（用元素符号填空）．
（4）由A、E、G、R四种元素所形成的微粒中互为等电子体的有多组，请写出其中两组的化学式

CH₄和NH₄⁺、NH₃和H₃O⁺

．
（5）单质Z的晶体在1183K以下时为体心立方堆积，在1183K以上时为面心立方堆积，其晶胞结构如图所示．则体心立方晶胞和面心立方晶胞中实际含有的Z原子的个数之比为

1：2

．Z³⁺比Z²⁺更稳定一些，其原因可能是

Fe²⁺转化为Fe³⁺时，3d能级由不稳定的3d⁶状态转变为较稳定的3d⁵半充满状态

．

Answer 1

分析：由元素在周期表中的位置可知，A为H，E为C，G为N，R为O，X为Si，Z为Fe，
（1）利用质子数和电子排布规律来书写电子排布式；
（2）SiO₂中Si能形成4个Si-O键，原子晶体的熔点比分子晶体的熔点高；
（3）非金属性越强，第一电离能越大，但N原子的p轨道半满更稳定，失电子较难，则三者中第一电离能最大；
（4）等电子体中原子数目相同，价电子数也相同；
（5）利用均摊法来计算Z原子的个数，利用d轨道半满分析稳定性．

解答：解：由元素在周期表中的位置可知，A为H，E为C，G为N，R为O，X为Si，Z为Fe，
（1）N的质子数为7，其电子排布式为1s²2s²2p³，因氨分子之间有氢键，则沸点高，易液化，故答案为：1s²2s²2p³；氨分子之间有氢键；
（2）SiO₂中Si能形成4个Si-O键，则Si原子采取sp³杂化，又CO₂属于分子晶体，SiO₂属于原子晶体，则SiO₂的熔点高，
故答案为：sp³；CO₂属于分子晶体，SiO₂属于原子晶体；
（3）非金属性越强，C的非金属性最弱，则C的第一电离能越大，但N原子的p轨道半满更稳定，失电子较难，则N的第一电离能最大，则
第一电离能由大到小的顺序为N＞O＞C，故答案为：N＞O＞C；
（4）因CH₄和NH₄⁺、NH₃和H₃O⁺、CO₂和N₂O、CO和N₂中原子数目相同、价电子数相同，则它们属于等电子体，故答案为：CH₄和NH₄⁺、NH₃和H₃O⁺；
（5）体心立方晶胞中Fe原子在顶点和体心，则原子个数为1+8×

1

8

=2，面心立方晶胞中Fe原子在顶点和面心，原子个数为8×

1

8

+6×

1

2

=4，
则实际含有的Z原子的个数之比为2：4=1：2；又因Fe²⁺转化为Fe³⁺时，3d能级由不稳定的3d⁶状态转变为较稳定的3d⁵半充满状态，则Fe³⁺比Fe²⁺更稳定一些，
故答案为：1：2；Fe²⁺转化为Fe³⁺时，3d能级由不稳定的3d⁶状态转变为较稳定的3d⁵半充满状态．

点评：本题考查元素周期表和元素周期律及原子结构知识，难度较大，熟悉电子的排布规律及半满来分析第一电离能、稳定性是学生解答中的难点和易错点．