Question

现有A、B、C、D、E原子序数依次增大的五种元素，它们位于元素周期表的前四周期．A元素原子的价层电子总数是内层电子总数的2倍；C元素原子的L电子层中只有两对成对电子； E元素与D元素在同周期相邻的族，原子序数相差3，且E元素没有在d区．请回答下列问题：
（1）B、C两种元素的第一电离能较大的是

 

（用元素符号表示），试解释其原因

 

．
（2）D元素原子的价层电子排布图为：

 

．D元素形成的单质，其晶胞结构如图1中

 

所示，E元素形成的单质，其晶胞结构如图1中

 

所示．
（3）A元素与氢元素能形成种类繁多的化合物，其中同时含sp杂化、sp²杂化、sp³杂化且相对分子质量最小的稳定化合物的化学式为

 

．
（4）另有一种元素X，已知A与X的原子序数之和为10，用阴离子树脂交换法可提取一种组成元素为氯和X的阴离子，该阴离子内有一个X原子且最外层达到8电子稳定结构，则该阴离子的结构式为

 

．
（5）由A元素形成的某种晶体，其晶胞结构如图2所示，已知阿伏伽德罗常数为N_A，晶胞边长为a pm，则该晶体的密度是

 

 g?cm^-3．

Answer 1

考点：位置结构性质的相互关系应用,晶胞的计算

专题：元素周期律与元素周期表专题

分析：A、B、C、D、E原子序数依次增大的五种元素，它们位于元素周期表的前四周期．A元素原子的价层电子总数是内层电子总数的2倍，原子只能有2个电子层，价电子数目为4，则A为碳元素；C元素原子的L电子层中只有两对成对电子，其原子核外电子排布为1s²2s²p⁴，则C为O元素；结合原子序数可知B为N元素；
E元素与D元素在同周期相邻的族，原子序数相差3，二者处于第四周期，为Ⅷ族元素与ⅦB（或ⅠB）元素，且E元素没有在d区，可推知D为Fe、E为Cu，据此解答．

解答： 解：A、B、C、D、E原子序数依次增大的五种元素，它们位于元素周期表的前四周期．A元素原子的价层电子总数是内层电子总数的2倍，原子只能有2个电子层，价电子数目为4，则A为碳元素；C元素原子的L电子层中只有两对成对电子，其原子核外电子排布为1s²2s²p⁴，则C为O元素；结合原子序数可知B为N元素；
E元素与D元素在同周期相邻的族，原子序数相差3，二者处于第四周期，为Ⅷ族元素与ⅦB（或ⅠB）元素，且E元素没有在d区，可推知D为Fe、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元素原子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O元素，
故答案为：N；N的2p轨道为半充满状态，与O相比体系能量更低，更稳定，故第一电离能更大；
（2）D为Fe元素，原子核外电子数为26，基态原子的核外价层电子排布式为3d⁶4s²，价电子排布图为：，Fe元素形成的单质，其晶胞结构为体心立方堆积，如图1中乙所示，Cu元素形成的单质，其晶胞结构为面心立方密堆积，如图1中丙所示．

故答案为：；乙；丙；
（3）C元素与氢元素能形成种类繁多的化合物，其中同时含sp杂化、sp²杂化、sp³杂化且相对分子质量最小的稳定化合物为CH₃CH=CHC≡CH，分子式为C₅H₆，
故答案为：C₅H₆；
（4）另有一种元素X，已知A与X的原子序数之和为10，则X原子序数为4，为Be元素，用阴离子树脂交换法可提取一种组成元素为氯和X的阴离子，阴离子内铍原子最外层达到8电子稳定结构，离子为BeCl₄^2-，Be原子与氯原子之间通过共价键与配位键达8电子稳定结构，则该阴离子的结构式为，
故答案为：；
（5）晶胞中碳原子数目=4+6×

1

2

+8×

1

8

=8，故晶胞质量=8×

12

NA

g，晶胞边长为a pm，则晶胞体积=（a×10^-10cm）³=a³×10^-30cm³，则该晶体的密度=

8× 12 NA g

a3×10-30cm3

=

9.6×1031

a3×NA

 g?cm^-3，
故答案为：

9.6×1031

a3×NA

．

点评：本题考查物质结构与性质，涉及核外电子排布、电离能、分子结构与性质、杂化轨道、晶胞结构等，注意识记理解中学常见的晶胞结构，难度中等．