Question

17．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)A＜B＜C＜D＜E．其中A、B、C是同一周期的非金屬元素．化合物DC的晶體為離子化合物，D的二價(jià)陽(yáng)離子與C的陰離子具有相同的電子層結(jié)構(gòu)．AC₂為非極性分子．B、C的氫化物的沸點(diǎn)比它們同族相鄰周期元素氫化物的沸點(diǎn)高．F與A同族且在A的下一周期．E的原子序數(shù)為24，ECl₃能與B、C的氫化物形成六配位的配合物，且兩種配體的物質(zhì)的量之比為2：1，三個(gè)氯離子位于外界．請(qǐng)根據(jù)以上情況，回答下列問(wèn)題：（答題時(shí)用A、B、C、D、E、F用所對(duì)應(yīng)的元素符號(hào)表示）
（1）A、B、C、D的第一電離能由小到大的順序?yàn)镹＞O＞C＞Mg．
（2）A、B、C、D的電負(fù)性由大到小的順序?yàn)镺＞N＞C＞Mg．
（3）B的氫化物的價(jià)層電子對(duì)互斥模型是正四面體．分子的空間構(gòu)型是三角錐形．其中心原子采取SP³雜化．
（4）寫出化合物AC₂的電子式；一種由B、C組成的化合物與AC₂互為等電子體，其分子式為N₂O，其結(jié)構(gòu)式為O=N=N．
（5）C的基態(tài)原子的外層電子排布圖為，E的基態(tài)原子的簡(jiǎn)化電子排布式是[Ar]3d54s¹．ECl₃形成的配合物的化學(xué)式為[Cr（NH₃）₄（H₂O）₂]Cl₃．
（6）B的最高價(jià)氧化物對(duì)應(yīng)的水化物的稀溶液與D的單質(zhì)反應(yīng)時(shí)，B被還原到最低價(jià)，該反應(yīng)的化學(xué)方程式是4Mg+10HNO₃=4Mg（NO₃）₂+NH₄NO₃+3H₂O
（7）A的一種晶體熔點(diǎn)極高，該晶體是金剛石，由A原子形成的最小環(huán)上有6個(gè)A原子，每個(gè)A原子上的任意兩根共價(jià)鍵的夾角都是109°28′（填角度）．12g該晶體中，所含的共價(jià)鍵數(shù)目是2N_A、F與A生成的晶體60g中含有的化學(xué)鍵的物質(zhì)的量是4mol．
（8）試比較A、C和F的氫化物的穩(wěn)定性和沸點(diǎn)高低，并說(shuō)明沸點(diǎn)高低的理由．
穩(wěn)定性：H₂O＞CH₄＞SiH₄；沸點(diǎn)：H₂O＞SiH₄＞CH₄；沸點(diǎn)高低的理由：水分子間形成氫鍵使沸點(diǎn)顯著升高，SiH₄與CH₄結(jié)構(gòu)相似，前者相對(duì)分子量大，分子間作用力大，沸點(diǎn)高．

Answer 1

分析 A、B、C、D、E都是周期表中前四周期的元素，它們的核電荷數(shù)A＜B＜C＜D＜E化合物DC的晶體為離子晶體，D的二價(jià)陽(yáng)離子與C的陰離子具有相同的電子層結(jié)構(gòu)，C形成-2價(jià)陰離子，且D位于C的下一周期，B、C的氫化物的沸點(diǎn)比它們同族相鄰周期元素氫化物的沸點(diǎn)高，分子中存在氫鍵，C形成-2價(jià)陰離子，則C為氧元素，D為鎂元素，核電荷數(shù)B＜C，則B為氮元素；其中A、B、C是同一周期的非金屬元素，AC₂為非極性分子，則A為碳元素，F(xiàn)與A同族且在A的下一周期，F(xiàn)為硅元素；E的原子序數(shù)為24，則E為Cr元素；CrCl₃能與NH₃、H₂O形成六配位的配合物，且兩種配體的物質(zhì)的量之比為2：1，則配體中有4個(gè)NH₃、2個(gè)H₂O，三個(gè)氯離子位于外界，該配合物為[Cr（NH₃）₄（H₂O）₂]Cl₃．

解答 解：A、B、C、D、E都是周期表中前四周期的元素，它們的核電荷數(shù)A＜B＜C＜D＜E化合物DC的晶體為離子晶體，D的二價(jià)陽(yáng)離子與C的陰離子具有相同的電子層結(jié)構(gòu)，C形成-2價(jià)陰離子，且D位于C的下一周期，B、C的氫化物的沸點(diǎn)比它們同族相鄰周期元素氫化物的沸點(diǎn)高，分子中存在氫鍵，C形成-2價(jià)陰離子，則C為氧元素，D為鎂元素，核電荷數(shù)B＜C，則B為氮元素；其中A、B、C是同一周期的非金屬元素，AC₂為非極性分子，則A為碳元素，F(xiàn)與A同族且在A的下一周期，F(xiàn)為硅元素；E的原子序數(shù)為24，則E為Cr元素；CrCl₃能與NH₃、H₂O形成六配位的配合物，且兩種配體的物質(zhì)的量之比為2：1，則配體中有4個(gè)NH₃、2個(gè)H₂O，三個(gè)氯離子位于外界，該配合物為[Cr（NH₃）₄（H₂O）₂]Cl₃．
（1）A為碳元素；B為氮元素；C為氧元素，D為鎂元素，同周期自左而右第一電離能增大，氮元素原子2p能級(jí)有3個(gè)電子，處于半滿穩(wěn)定狀態(tài)，電子能量低，氮元素第一電離能高于相鄰的元素的，所以第一電離能由大到小的順序?yàn)镹＞O＞C＞Mg，
故答案為：N＞O＞C＞Mg；
（2）A為碳元素；B為氮元素；C為氧元素，D為鎂元素，非金屬性越強(qiáng)，電負(fù)性越強(qiáng)，同周期從左到右電負(fù)性逐漸增強(qiáng)（除稀有氣體外），電負(fù)性有大到小的順序?yàn)镺＞N＞C＞Mg，
故答案為：O＞N＞C＞Mg；
（3）B為氮元素，其氫化物為NH₃，分子中含有3個(gè)N-H鍵，N原子有1對(duì)孤對(duì)電子對(duì)，雜化軌道數(shù)為4，N原子采取sp³雜化，價(jià)層電子對(duì)互斥模型為正四面體，空間構(gòu)型為三角錐型，
故答案為：正四面體；三角錐型；sp³；
（4）化合物AC₂是CO₂，分子中碳原子與氧原子之間形成2對(duì)共用電子對(duì)，電子式為；一種由N元素、O元素化合物與CO₂互為等電子體，其化學(xué)式為N₂O，等電子體具有相似的結(jié)構(gòu)，故其結(jié)構(gòu)式為 O=N=N，
故答案為：；N₂O；O=N=N；
（5）C為O，基態(tài)原子的外層電子排布圖為，E為Cr，原子序數(shù)為24，原子核外有24個(gè)電子，基態(tài)原子的簡(jiǎn)化電子排布式是[Ar]3d54s¹，CrCl₃能與NH₃、H₂O形成六配位的配合物，且兩種配體的物質(zhì)的量之比為2：1，則配體中有4個(gè)NH₃、2個(gè)H₂O，三個(gè)氯離子位于外界，該配合物為[Cr（NH₃）₄（H₂O）₂]Cl₃，
故答案為：；[Ar]3d54s¹；[Cr（NH₃）₄（H₂O）₂]Cl₃；
（6）B的最高價(jià)氧化物對(duì)應(yīng)的水化物為HNO₃，D的單質(zhì)為Mg，HNO₃稀溶液與Mg反應(yīng)時(shí)，N元素被還原到最低價(jià)，則生成NH₄NO₃，Mg被氧化為Mg（NO₃）₂，令NH₄NO₃，Mg（NO₃）₂的化學(xué)計(jì)量數(shù)分別為x、y，則根據(jù)電子轉(zhuǎn)移守恒有[5-（-3）]×x=2y，所以x：y=4：1，該反應(yīng)的化學(xué)方程式是4Mg+10HNO₃=4Mg（NO₃）₂+NH₄NO₃+3H₂O，
故答案為：4Mg+10HNO₃=4Mg（NO₃）₂+NH₄NO₃+3H₂O；
（7）A為C，晶體熔點(diǎn)極高，該晶體是金剛石，由C原子形成的最小環(huán)上有6個(gè)C原子，每個(gè)C原子上的任意兩根共價(jià)鍵的夾角都是109°28′，金剛石為正四面體結(jié)構(gòu)，每個(gè)碳原子與4個(gè)碳原子相連，12g該晶體為1mol，所含的共價(jià)鍵數(shù)目是4×$\frac{1}{2}$×N_A=2N_A，硅與碳生成的晶體SiC，每個(gè)硅與4個(gè)碳之間4個(gè)共價(jià)鍵，60g即為1mol，有含化學(xué)鍵的物質(zhì)的量是4mol，
故答案為：金剛石；6；109°28′；2N_A；4mol；
（8）非金屬性越強(qiáng)，氫化物的穩(wěn)定性越高，氫化物穩(wěn)定性順序?yàn)镠₂O＞CH₄＞SiH₄，由于水分子間形成氫鍵使沸點(diǎn)顯著升高，SiH₄與CH₄結(jié)構(gòu)相似，前者相對(duì)分子量大，分子間作用力大，沸點(diǎn)高，沸點(diǎn)排序?yàn)镠₂O＞SiH₄＞CH₄，
故答案為：H₂O＞CH₄＞SiH₄；H₂O＞SiH₄＞CH₄；由于水分子間形成氫鍵使沸點(diǎn)顯著升高，SiH₄與CH₄結(jié)構(gòu)相似，前者相對(duì)分子量大，分子間作用力大，沸點(diǎn)高．

點(diǎn)評(píng) 題目綜合性較大，涉及結(jié)構(gòu)性質(zhì)越位置關(guān)系、元素周期律、電子式與核外電子排布、配合物與雜化理論、分子結(jié)構(gòu)，氧化還原反應(yīng)等，難度中等，是物質(zhì)結(jié)構(gòu)的綜合性題目，是對(duì)學(xué)生綜合能力的考查，氫化物的沸點(diǎn)比它們同族相鄰周期元素氫化物的沸點(diǎn)高是推斷的突破口．