Question

5．原子序數(shù)依次增大的五種元素A、B、C、D、E位于周期表的前四周期．A基態(tài)原子的2p軌道上有2個未成對電子；C的最外層電子數(shù)是次外層電子數(shù)的3倍，C與D同主族相鄰；E位于周期表的ds區(qū)，最外層只有一對成對電子．請回答下列問題：
（1）A、B、C三種元素第一電離能最大的是（填元素符號）N，基態(tài)E原子的電子排布式為1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d¹⁰4s²．
（2）C、D的簡單氫化物中沸點較高的是H₂O（填分子式），原因是水分子間存在氫鍵．
（3）A元素可形成多種單質(zhì)，其中分子晶體的分子式為C₆₀，原子晶體的名稱是金剛石；A的一種單質(zhì)為層狀結(jié)構(gòu)的晶體（如圖甲），其原子的雜化軌道類型為sp²．
（4）①化合物DC₂的立體構(gòu)型為V形，中心原子的價層電子對數(shù)為3．
②用KMnO₄酸性溶液吸收DC₂氣體時，MnO₄^-被還原為Mn²⁺，該反應(yīng)的離子方程式為5SO₂+2MnO${\;}_{4}^{-}$+2H₂O═2Mn²⁺+5SO${\;}_{4}^{2-}$+4H⁺．
（5）D與E能形成化合物X，X的一種晶體晶胞結(jié)構(gòu)如圖乙所示，X的化學(xué)式為ZnS，E的配位數(shù)為4；若晶胞邊長為a，則晶體E的密度計算式為ρ=$\frac{4×97}{{a}^{3}×{N}_{A}}$．

Answer 1

分析 原子序數(shù)依次增大的五種元素A、B、C、D、E位于周期表的前四周期，C的最外層電子數(shù)是次外層電子數(shù)的3倍，則C的最外層有6個電子，C為O元素，C與D同主族相鄰，則D為S元素；A基態(tài)原子的2p軌道上有2個未成對電子，而且A的原子序數(shù)比O小，所以A為C元素；B的原子序數(shù)介于A、C之間，所以B為N元素；E位于周期表的ds區(qū)，最外層只有一對成對電子，則E為Zn元素；
（1）電子排布為半滿狀態(tài)，較穩(wěn)定，第一電離能較大；E為Zn元素，Zn的核外有30個電子；
（2）水分子間存在氫鍵，氫鍵的作用力大于范德華力；
（3）C形成的單質(zhì)中為分子晶體的是C₆₀；屬于原子晶體的是金剛石；層狀結(jié)構(gòu)的晶體為石墨，每個C原子形成3個共價單鍵，所以價層電子對數(shù)為3；
（4）①根據(jù)中心原子的價層電子對數(shù)判斷；
②用KMnO₄酸性溶液吸收SO₂氣體時，MnO₄^-被還原為Mn²⁺，根據(jù)元素守恒和電荷守恒書寫；
（5）S在晶胞內(nèi)部，原子數(shù)為4，Zn在頂點和面心，根據(jù)均攤法計算；晶胞中處于面心上的Zn原子與2個S原子相連，而該Zn原子被2個晶胞共用；晶胞邊長為a，則晶胞的體積為a³，晶胞的質(zhì)量為$\frac{4×97}{{N}_{A}}$，根據(jù)ρ=$\frac{m}{V}$計算．

解答 解：原子序數(shù)依次增大的五種元素A、B、C、D、E位于周期表的前四周期，C的最外層電子數(shù)是次外層電子數(shù)的3倍，則C的最外層有6個電子，C為O元素，C與D同主族相鄰，則D為S元素；A基態(tài)原子的2p軌道上有2個未成對電子，而且A的原子序數(shù)比O小，所以A為C元素；B的原子序數(shù)介于A、C之間，所以B為N元素；E位于周期表的ds區(qū)，最外層只有一對成對電子，則E為Zn元素，
（1）C、N、O三種元素中，N原子的電子排布為半滿狀態(tài)，較穩(wěn)定，第一電離能較大，所以第一電離能最大的是N；E為Zn元素，Zn的核外有30個電子，其電子排布式為：1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d¹⁰4s²；
故答案為：N；1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d¹⁰4s²；
（2）C、D的簡單氫化物分別為H₂O、H₂S，水分子間存在氫鍵，其沸點比硫化氫高；
故答案為：H₂O；水分子間存在氫鍵；
（3）A為C元素，C形成的單質(zhì)中為分子晶體的是C₆₀；屬于原子晶體的是金剛石；C的一種單質(zhì)為層狀結(jié)構(gòu)的晶體，該單質(zhì)為石墨，每個C原子形成3個共價單鍵，所以價層電子對數(shù)為3，其原子的雜化軌道類型為sp²；
故答案為：C₆₀；金剛石；sp²；
（4）①化合物SO₂的中S原子的價層電子對數(shù)為：2+$\frac{1}{2}$（6-2×2）=3，含有一個孤電子對，所以立體構(gòu)型為V形；中心原子的價層電子對數(shù)為3；
故答案為：V形；3；
②用KMnO₄酸性溶液吸收SO₂氣體時，MnO₄^-被還原為Mn²⁺，該反應(yīng)的離子方程式為5SO₂+2MnO${\;}_{4}^{-}$+2H₂O═2Mn²⁺+5SO${\;}_{4}^{2-}$+4H⁺；
故答案為：5SO₂+2MnO${\;}_{4}^{-}$+2H₂O═2Mn²⁺+5SO${\;}_{4}^{2-}$+4H⁺；
（5）S與Zn形成化合物的晶胞中，S在晶胞內(nèi)部，原子數(shù)為4，Zn在頂點和面心，Zn的原子數(shù)為$\frac{1}{8}$×8+$\frac{1}{2}$×6=4，所以其化學(xué)式為ZnS；晶胞中處于面心上的Zn原子與2個S原子相連，而該Zn原子被2個晶胞共用，所以配位數(shù)為4；晶胞邊長為a，則晶胞的體積為a³，晶胞的質(zhì)量為$\frac{4×97}{{N}_{A}}$，所以晶體E的密度為ρ=$\frac{4×97}{{a}^{3}×{N}_{A}}$；
故答案為：ZnS；4；$\frac{4×97}{{a}^{3}×{N}_{A}}$．

點評 本題考查了物質(zhì)結(jié)構(gòu)和性質(zhì)，涉及電離能、氫鍵、分子結(jié)構(gòu)、雜化軌道、離子方程式、晶胞結(jié)構(gòu)與計算等，為常考知識點，注意掌握中學(xué)常見配合物，晶胞結(jié)構(gòu)需要學(xué)生具有一定的空間想象能力，側(cè)重對學(xué)生綜合能量的考查，難度中等．