Question

10．短周期元素A、B、C、D、E的原子序數依次增大，且原子最外層電子數之和為17．A是元素周期表中原子半徑最小的元素，B原子的最外層電子數是其次最外層電子數的2倍，A與E同主族，D原子核外有2個未成對電子．
由長周期元素組成的鑭鎳合金、銅鈣合金都具有相同類型的晶胞結構XYn，它們有很強的儲氫能力，其中銅鈣合金的晶胞結構如圖所示．
請根據以上信息回答下列問題：
（1）D元素在周期表中的位置是第二周期VIA族；B、C、D三種元素的第一電離能從大到小的順序是N＞O＞C（填元素符號）；B${\;}_{2}^{2-}$中心原子的雜化軌道類型為sp雜化．
（2）E和D可以形成一種含有非極性鍵的離子晶體，請寫出這種化合物與水反應的離子方程式2Na₂O₂+2H₂O=4Na⁺+4OH^-+O₂↑；
（3）銅原子的基態(tài)核外電子排布式為[Ar]3d¹⁰4s¹；
（4）已知鑭鎳合金LaNin晶胞體積為9.0×10^-23cm³，儲氫后形成LaNinH_4.5的合金（氫進入晶胞空隙，體積不變），則LaNin中n=5（填數值），氫在合金中的密度為0.25g•cm^-3．

Answer 1

分析 短周期元素A、B、C、D、E的原子序數依次增大，且原子最外層電子數之和為17．A是元素周期表中原子半徑最小的元素，則A為H元素；B原子的最外層電子數是其次最外層電子數的2倍，原子只能有2個電子層，最外層電子數為4，則B為碳元素；A與E同主族，E的原子序數大于碳，則E為Na；D原子序數介于碳、Na之間，則D處于第二周期，D原子核外有2個未成對電子，原子核外電子排布為1s²2s²2p⁴，則D為O元素；C的原子序數介于碳、氧之間，則C為N元素．

解答 解：短周期元素A、B、C、D、E的原子序數依次增大，且原子最外層電子數之和為17．A是元素周期表中原子半徑最小的元素，則A為H元素；B原子的最外層電子數是其次最外層電子數的2倍，原子只能有2個電子層，最外層電子數為4，則B為碳元素；A與E同主族，E的原子序數大于碳，則E為Na；D原子序數介于碳、Na之間，則D處于第二周期，D原子核外有2個未成對電子，原子核外電子排布為1s²2s²2p⁴，則D為O元素；C的原子序數介于碳、氧之間，則C為N元素．
（1）D為O元素，在周期表中的位置是：第二周期VIA族，
同周期隨原子序數增大，元素第一電離能呈增大趨勢，氮元素2p能級為半滿穩(wěn)定狀態(tài)，能量較低，第一電離能大于同周期相鄰元素的，故第一電離能從大到小的順序是N＞O＞C，
C₂^2-中心C原子形成1個σ鍵、含有1對孤對電子，C原子的雜化軌道類型為sp雜化，
故答案為：第二周期VIA族；N＞O＞C；sp雜化；
（2）E和D形成一種含有非極性鍵的離子晶體為Na₂O₂，過氧化鈉與水反應的離子方程式：2Na₂O₂+2H₂O=4Na⁺+4OH^-+O₂↑，
故答案為：2Na₂O₂+2H₂O=4Na⁺+4OH^-+O₂↑；
（3）銅原子的基態(tài)核外電子排布式為：[Ar]3d¹⁰4s¹，
故答案為：[Ar]3d¹⁰4s¹；
（4）鑭鎳合金、銅鈣合金都具有相同類型的晶胞結構XY_n，由圖可知，晶胞中La原子數目為2×$\frac{1}{2}$+12×$\frac{1}{6}$=3，Ni原子數目為6+18×$\frac{1}{2}$=15，儲氫后形成LaNi_nH_4.5的合金（氫進入晶胞空隙，體積不變），故1：n=3：15，則n=5，晶胞中H原子數目為4.5×3=13.5，晶胞體積為9.0×10^-23cm³，氫在合金中的密度為$\frac{13.5}{6.02×1{0}^{23}}$g÷9.0×10^-23cm³=0.25g•cm^-3，
故答案為：5；0.25g•cm^-3．

點評 本題是對物質結構的考查，涉及電離能、雜化軌道、核外電子排布、晶胞計算等知識點，（4）中注意頂點原子為6個晶胞共用，利用均攤法計算解答，難度中等．