Question

11．周期表前四周期的元素a、b、c、d、c，原子序數(shù)依此增大．a(chǎn)的核外電子總數(shù)與其周期數(shù)相同，b的價(jià)電子層中的末成對(duì)電子有3個(gè)，c的最外層電子數(shù)為其內(nèi)層電子數(shù)的3倍，d與c同族；e的最外層只有1個(gè)電子，但次外層有18個(gè)電子．回答下列問題：
（1）a、c、d中第一電離能最大的是N（填元素符號(hào)），e的價(jià)層電子軌道示圖為．
（2）a和其他元素形成的二元共價(jià)化合物中，分子呈三角錐形，該分子的中心原子的雜化方式為sp³；分子中既含有極性共價(jià)鍵、又含有非極性共價(jià)鍵的化合物是H₂O₂、N₂H₄（填化學(xué)式，寫出兩種）．
（3）這些元素形成的含氧酸中，分子的中心原子的價(jià)層電子對(duì)數(shù)為3的酸是HNO₂、HNO₃：酸根呈三角錐結(jié)構(gòu)的酸是H₂SO₃．（填化學(xué)方式）
（4）c和e形成的一種離子化合物的晶體結(jié)構(gòu)如圖1，則e離子的電荷為+1．
（5）這5種元素形成的一種1：1型離子化合物中，陰離子呈四面體結(jié)構(gòu)；陽離子呈軸向狹長的八面體結(jié)構(gòu)（如圖2所示）．

該化合物中，陰離子為SO₄^2-，陽離子中存在的化學(xué)鍵類型有共價(jià)鍵和配位鍵；該化合物中加熱時(shí)首先失去的組分是H₂O，判斷理由是H₂O和Cu²⁺的配位鍵比NH₃與Cu²⁺的弱．

Answer 1

分析 周期表前四周期的元素a、b、c、d、e，原子序數(shù)依次增大，a的核外電子總數(shù)與其周期數(shù)相同，則a是H元素；c的最外層電子數(shù)為其內(nèi)層電子數(shù)的3倍，原子最外層電子數(shù)不超過8，則c含有2規(guī)格電子層，最外層含有6個(gè)電子，為O元素；d與c同族，則d是S元素；b的價(jià)電子層中的未成對(duì)電子有3個(gè)，且原子序數(shù)小于c，則b是N元素；e的最外層只有一個(gè)電子，但次外層有18個(gè)電子，則e是Cu元素，再結(jié)合原子結(jié)構(gòu)、物質(zhì)結(jié)構(gòu)及元素周期律知識(shí)解答．

解答 解：周期表前四周期的元素a、b、c、d、e，原子序數(shù)依次增大，a的核外電子總數(shù)與其周期數(shù)相同，則a是H元素；c的最外層電子數(shù)為其內(nèi)層電子數(shù)的3倍，原子最外層電子數(shù)不超過8，則c含有2規(guī)格電子層，最外層含有6個(gè)電子，為O元素；d與c同族，則d是S元素；b的價(jià)電子層中的未成對(duì)電子有3個(gè)，且原子序數(shù)小于c，則b是N元素；e的最外層只有一個(gè)電子，但次外層有18個(gè)電子，則e是Cu元素，
（1）b、c、d分別是N、O、S元素中，元素的非金屬性越強(qiáng)，其第一電離能越大，同一周期元素中，第一電離能隨著原子序數(shù)的增大呈增大趨勢(shì)，但第VA族元素大于相鄰元素，所以N、O、S中第一電離能最大的是N元素；
e為Cu元素，e的價(jià)層為3d、4s電子，其價(jià)層電子軌道示圖為：，
故答案為：N；；
（2）a是H元素，a和其他元素形成的二元共價(jià)化合物中，分子呈三角錐形，該分子為氨氣，氨氣分子中氮原子含有3個(gè)共價(jià)鍵和一個(gè)孤電子對(duì)，所以該分子的中心原子的雜化方式為sp³；
分子中既含有極性共價(jià)鍵、又含有非極性共價(jià)鍵的化合物是：H₂O₂、N₂H₄，
故答案為：sp³；H₂O₂、N₂H₄；
（3）5種元素中，只有N、S存在含氧酸，N、S元素形成的含氧酸有：HNO₂ HNO₃、H₂SO₃、H₂SO₄，
NO₂^-中N原子價(jià)層電子對(duì)數(shù)是2+$\frac{5+1-2×2}{2}$=3，含1對(duì)孤電子對(duì)，為V形結(jié)構(gòu)；
NO₃^-中N原子價(jià)層電子對(duì)數(shù)是3+$\frac{5+1-2×3}{2}$=3，不含孤電子對(duì)，為平面三角形；
SO₃^2-中N原子價(jià)層電子對(duì)數(shù)是3+$\frac{6+2-2×3}{2}$=4，含1對(duì)孤電子對(duì)，為三角錐形；
SO₄^2-中N原子價(jià)層電子對(duì)數(shù)是4+$\frac{6+2-2×4}{2}$=4，不含孤電子對(duì)，為正四面體；
故答案為：HNO₂、HNO₃、H₂SO₃；
（4）該晶胞中c離子個(gè)數(shù)=1+8×$\frac{1}{8}$=2，e離子個(gè)數(shù)4，該晶胞中氧離子和銅離子個(gè)數(shù)之比=2：4=1：2，則e和c形成的一種離子化合物化學(xué)式為Cu₂O，所以e離子的電荷為+1
故答案為：+1；
（5）這5種元素形成的一種1：1型離子化合物中，陰離子呈四面體結(jié)構(gòu)，說明陰離子的中心原子價(jià)層電子對(duì)個(gè)數(shù)是4且不含孤電子對(duì)，為硫酸根離子，陽離子呈軸向狹長的八面體結(jié)構(gòu)（如圖2所示），根據(jù)圖象知，陽離子的配位數(shù)是6，陽離子中含有共價(jià)鍵、配位鍵，氨分子個(gè)數(shù)是4、水分子個(gè)數(shù)是2，其化學(xué)式為[Cu（NH₃）₄（H₂O）₂]SO₄，H₂O和Cu²⁺的配位鍵比NH₃與Cu²⁺的弱，所以該化合物加熱時(shí)首先失去的組分是H₂O，
故答案為：SO₄^2-；共價(jià)鍵和配位鍵；H₂O；H₂O和Cu²⁺的配位鍵比NH₃與Cu²⁺的弱．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了位置、結(jié)構(gòu)與性質(zhì)關(guān)系的綜合應(yīng)用，為高考熱點(diǎn)，題目難度中等，涉及原子核外電子排布、位置結(jié)構(gòu)與性質(zhì)的關(guān)系、化學(xué)鍵的構(gòu)成微粒等知識(shí)，難點(diǎn)是（5），正確了解圖中表示的微粒是解本題關(guān)鍵，明確其配位數(shù)及形成的化學(xué)鍵，試題知識(shí)點(diǎn)較多，充分考查學(xué)生的分析、理解能力及靈活應(yīng)用能力．