Question

【題目】元素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，b的價(jià)電子層中未成對(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�；卮鹣铝袉�(wèn)題：

(1)b、c、d中第一電離能最大的是_____(填元素符號(hào))，e的價(jià)層電子軌道表示式為____。

(2)a和其他元素形成的二元共價(jià)化合物中，三角錐形分子的中心原子的雜化方式為____。

(3)這些元素形成的含氧酸中，HNO2、H2SO3的中心原子價(jià)層電子對(duì)數(shù)之和為____，H2SO3和H2SO4酸根的空間構(gòu)型分別為____、____。

(4)e單質(zhì)晶體結(jié)構(gòu)如圖1，此晶胞模型名稱(chēng)為____，e原子半徑為r cm，e的相對(duì)原子質(zhì)量為M，晶胞密度為ρ g/cm3，則阿伏加德羅常數(shù)為_____mol-1（用r、ρ表示）。

(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(yáng)離子呈軸向狹長(zhǎng)的八面體結(jié)構(gòu)(如圖2所示)。

該化合物中，陰離子為____，陽(yáng)離子中存在的化學(xué)鍵類(lèi)型有______；該化合物加熱時(shí)首先失去的組分是______（填“H2O”或“NH3”），判斷理由是_______。

Answer 1

【答案】N sp3 7 三角錐形 正四面體 面心立方晶胞 SO42- 共價(jià)鍵和配位鍵 H2O H2O與Cu2+的配位鍵鍵長(zhǎng)較長(zhǎng)而比較弱

【解析】

元素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為H元素；c的最外層電子數(shù)為其內(nèi)層電子數(shù)的3倍，最外層電子數(shù)不超過(guò)8個(gè)，則c核外電子排布為2、6，因此c是O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核外電子排布式是1s22s22p3，b原子序數(shù)為7，所以b是N元素；e的最外層只有1個(gè)電子，但次外層有18個(gè)電子，則e原子核外電子數(shù)為2+8+18+1=29，e為Cu元素；d與c同族，且原子序數(shù)小于e，所以d為S元素。

(1)同一周期元素，元素第一電離能隨著原子序數(shù)增大而呈增大趨勢(shì)，但第IIA族和第VA族元素第一電離能大于其相鄰主族元素，同一主族元素中，元素第一電離能隨著原子序數(shù)增大而減��；e的價(jià)層電子為3d、4s電子；

(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，該分子為NH3，根據(jù)價(jià)層電子對(duì)互斥理論確定該分子的中心原子的雜化方式；

(3)根據(jù)價(jià)層電子對(duì)理論分析這些元素形成的含氧酸中的中心原子的價(jià)層電子對(duì)數(shù)之和，根據(jù)原子的價(jià)層電子對(duì)數(shù)確定H2SO3和H2SO4酸根的空間構(gòu)型；

(4)根據(jù)晶胞結(jié)構(gòu)判斷晶胞晶體類(lèi)型；根據(jù)晶胞的基本結(jié)構(gòu)可知其中含有的Cu原子數(shù)，利用密度ρ=計(jì)算阿伏伽德羅常數(shù)；

(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(shuō)明該陰離子價(jià)層電子對(duì)個(gè)數(shù)是4且不含孤電子對(duì)；陽(yáng)離子呈軸向狹長(zhǎng)的八面體結(jié)構(gòu)，根據(jù)圖知：其陽(yáng)離子中銅離子配位數(shù)是6，在八面體上下頂點(diǎn)上的分子中含有兩個(gè)共價(jià)鍵且含有兩個(gè)孤電子對(duì)，為水分子，有兩個(gè)H2O分子；正方形平面上四個(gè)頂點(diǎn)上的分子中含有3個(gè)共價(jià)鍵且含有一個(gè)孤電子對(duì)，該分子為NH3分子，共有4個(gè)NH3分子。

根據(jù)上述分析可知：a為H元素；b是N元素； c是O元素；d為S元素；e為Cu元素。

(1)b是N，c是O，d為S。由于同一周期元素的第一電離能隨著原子序數(shù)增大而呈增大趨勢(shì)，但第IIA族和第VA族元素第一電離能大于其相鄰元素；同一主族元素的第一電離能隨著原子序數(shù)增大而減小，所以b、c、d三種元素第一電離能最大的是N元素；e是Cu元素，其價(jià)層電子為3d、4s電子，則其價(jià)層電子排布圖為；

(2)a是H元素，H和其他元素形成的二元共價(jià)化合物中，物質(zhì)分子呈三角錐形的為NH3，該分子的中心N原子形成3個(gè)共價(jià)健N-H，同時(shí)N原子上還含有一個(gè)孤電子對(duì)，價(jià)層電子對(duì)數(shù)為4，所以N原子的雜化方式為sp3雜化；

(3)這些形成的含氧酸中，HNO2的分子的中心N原子的價(jià)層電子對(duì)數(shù)為2+=3，H2SO3的中心S原子的價(jià)層電子對(duì)數(shù)為3+=4，所以HNO2、H2SO3的中心原子價(jià)層電子對(duì)數(shù)之和為3+4=7；亞硫酸H2SO3的酸根SO32-中的S原子價(jià)層電子對(duì)數(shù)為：3+=4，且含有一對(duì)孤電子對(duì)，所以其空間構(gòu)型為三角錐形；硫酸H2SO4的酸根SO42-中的S原子價(jià)層電子對(duì)數(shù)為：4+=4，中心原子S上無(wú)孤對(duì)電子，所以其空間構(gòu)型為正四面體形；

(4)根據(jù)Cu晶胞結(jié)構(gòu)可知:Cu晶胞模型類(lèi)型為立方面心結(jié)構(gòu)；在一個(gè)Cu晶胞中含有的Cu原子個(gè)數(shù)為：8×+6×=4，Cu的相對(duì)原子質(zhì)量為M，則晶胞質(zhì)量m= g，假設(shè)晶胞邊長(zhǎng)為L，Cu原子半徑為r cm，則L=4r cm，所以L=2r cm，晶胞體積為V===16 cm3， 則晶胞密度ρ=，所以NA=/mol；

(5)根據(jù)已知條件可知五種元素形成的1：1型離子化合物的陰離子呈四面體結(jié)構(gòu)，說(shuō)明該陰離子價(jià)層電子對(duì)個(gè)數(shù)是4，且不含孤電子對(duì)，則該離子為SO42-；陽(yáng)離子呈軸向狹長(zhǎng)的八面體結(jié)構(gòu)，根據(jù)圖知，其陽(yáng)離子中的中心離子Cu2+配位數(shù)是6，配位體是H2O、NH3，其中H2O有2個(gè)，NH3有4個(gè)，H2O、NH3與Cu2+之間通過(guò)配位鍵結(jié)合，H2O中存在H-O共價(jià)鍵，NH3中存在H-N共價(jià)鍵，故陽(yáng)離子中含有配位鍵和共價(jià)鍵；元素的非金屬性O>N，且原子半徑O<N，使得配位體H2O和Cu2+的配位鍵比配位體NH3與Cu2+的配位鍵要弱，因此該化合物在加熱時(shí)首先失去的組分是H2O。