Question

6．已知A、B、C、D、E、F都是周期表中前四周期的元素，它們的核電荷數(shù)依次增大．其中基態(tài)A原子價電子排布式為nsⁿnpⁿ；化合物B₂E為離子化合物，E原子核外的M層中只有兩對成對電子；C元素基態(tài)原子沒有不成對電子；D單質(zhì)常用于制作太陽能電池和集成電路芯片；F原子最外層只有1個電子，其余各內(nèi)層軌道均充滿電子．請根據(jù)以上信息，回答下列問題（答題時，A、B、C、D、E、F用所對應(yīng)的元素符號表示）：
（1）C的同周期相鄰元素的第一電離能由小到大的順序為Na＜Al＜Mg．
（2）氫化物A₂H₄分子中A原子采取sp²雜化．
（3）元素F在周期表的位置為第四周期第IB族，E的氣態(tài)氫化物通入二價陽離子F²⁺的水溶液反應(yīng)的離子方程式為Cu²⁺+H₂S=CuS↓+2H⁺．
（4）元素A和D可形成一種無機非金屬材料，其晶體具有很高的硬度和熔點，其化合物中所含的化學(xué)鍵類型為σ 鍵（從原子軌道重疊方式看），A、D的最高價氧化物的熔沸點大小順序CO₂＜SiO₂；原因CO₂屬于分子晶體，微粒間以范德華力結(jié)合，SiO₂屬于原子晶體，微粒間以共價鍵結(jié)合．
（5）B與同主族原子半徑最小的元素M形成的晶胞結(jié)構(gòu)所示的立方晶胞，則其化學(xué)式為NaH．設(shè)阿
伏伽德羅常數(shù)為N_A，距離最近的兩個B、M原子的核間距為a nm，則該化合物的晶胞密度為（用含a和N_A的
代數(shù)式表示）$\frac{24×1{0}^{21}}{{a}^{3}×{N}_{A}}$g/cm³．

Answer 1

分析 A、B、C、D、E、F都是周期表中前四周期的元素，它們的核電荷數(shù)依次增大．其中基態(tài)A原子價電子排布式為nsⁿnpⁿ，而n=2，則A為N元素；E原子核外的M層中只有兩對成對電子，外圍電子排布為3s²3p⁴，則E為S元素；化合物B₂E為離子化合物，B表現(xiàn)+1價，原子序數(shù)大于碳、小于硫，則B為Na；C元素基態(tài)原子沒有不成對電子，原子序數(shù)介于鈉、硫之間，核外電子排布式為1s²2s²2p⁶3s²，故C為Mg；D單質(zhì)常用于制作太陽能電池和集成電路芯片，則D為Si；F原子最外層電子數(shù)與B的相同，其余各內(nèi)層軌道均充滿電子，原子序數(shù)大于硫，處于第四周期，核外電子數(shù)為2+8+18+1=19，則F為Cu．

解答 解：A、B、C、D、E、F都是周期表中前四周期的元素，它們的核電荷數(shù)依次增大．其中基態(tài)A原子價電子排布式為nsⁿnpⁿ，而n=2，則A為N元素；E原子核外的M層中只有兩對成對電子，外圍電子排布為3s²3p⁴，則E為S元素；化合物B₂E為離子化合物，B表現(xiàn)+1價，原子序數(shù)大于碳、小于硫，則B為Na；C元素基態(tài)原子沒有不成對電子，原子序數(shù)介于鈉、硫之間，核外電子排布式為1s²2s²2p⁶3s²，故C為Mg；D單質(zhì)常用于制作太陽能電池和集成電路芯片，則D為Si；F原子最外層電子數(shù)與B的相同，其余各內(nèi)層軌道均充滿電子，原子序數(shù)大于硫，處于第四周期，核外電子數(shù)為2+8+18+1=19，則F為Cu．
（1）同周期隨原子序數(shù)增大第一電離能呈增大趨勢，Mg原子3s軌道為全滿穩(wěn)定狀態(tài)，能量較低，第一電離能高于同周期相鄰元素的，故第一電離能：Na＜Al＜Mg，
故答案為：Na＜Al＜Mg；
（2）C₂H₄分子C原子形成2個C-H鍵、1個C-C鍵，沒有孤對電子，碳原子雜化軌道數(shù)目為3，故碳原子采取sp²雜化，
故答案為：sp²；
（3）F為Cu，處于周期表中第四周期第IB族，H₂S通入Cu²⁺水溶液反應(yīng)的離子方程式為：Cu²⁺+H₂S=CuS↓+2H⁺，
故答案為：第四周期第IB族；Cu²⁺+H₂S=CuS↓+2H⁺；
（4）碳和Al可形成一種新型化合物材料，其晶體具有很高的硬度和熔點，該化合物屬于原子晶體，化合物中所含的化學(xué)鍵類型為共價單鍵，屬于σ 鍵；
A、D的最高價氧化物分別為CO₂、SiO₂，前者屬于分子晶體，后者屬于原子晶體，故CO₂低于SiO₂，
故答案為：σ 鍵；CO₂＜SiO₂；CO₂屬于分子晶體，微粒間以范德華力結(jié)合，SiO₂屬于原子晶體，微粒間以共價鍵結(jié)合；
（5）與B同主族原子半徑最小的元素M為H，晶胞中H原子數(shù)目為5+12×$\frac{1}{4}$=8，Na原子數(shù)目為4+8×$\frac{1}{8}$+6×$\frac{1}{2}$=8，故晶體化學(xué)式為NaH，
晶胞質(zhì)量為8×$\frac{24}{{N}_{A}}$g，距離最近的兩個B、M原子的核間距為a nm，則晶胞棱長為2a nm，則該化合物的晶胞密度為8×$\frac{24}{{N}_{A}}$g÷（2a×10^-7 cm）³=$\frac{24×1{0}^{21}}{{a}^{3}×{N}_{A}}$g/cm³，
故答案為：NaH；$\frac{24×1{0}^{21}}{{a}^{3}×{N}_{A}}$．

點評 本題是對物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)的考查，涉及核外電子排布、電離能、雜化方式、化學(xué)鍵、晶體類型與性質(zhì)、晶胞計算等，推斷元素是解題關(guān)鍵，需要學(xué)生具備扎實的基礎(chǔ)與靈活運用能力，注意同周期主族元素中第一電離能異常原因．