Question

已知：A、B、C、D、E、F、X為周期表中前四周期的七種元素，它們的原子序數(shù)依次增大．A是周期表中原子半徑最小的元素；B的基態(tài)原子有3個(gè)不同的能級，各能級中電子數(shù)相等；D的基態(tài)原子2p能級上的未成對電子數(shù)與B原子的相同；D^2-離子與E²⁺離子具有相同的穩(wěn)定電子層結(jié)構(gòu)；F有“生物金屬”之稱，F(xiàn)⁴⁺離子和氬原子的核外電子排布相同；X的基態(tài)原子的價(jià)電子排布式為3d₈4s₂．
請回答下列問題：
（1）B、C、D三種元素的電負(fù)性由大到小的順序是

O＞N＞C

（填元素符號）．
（2）在A元素與上述其他元素形成的分子中，其中心原子為sp³雜化的為

CH₄、H₂O

．（寫出2種即可）
（3）與C同族且位于第四周期元素所形成氣態(tài)氫化物的電子式為

，它屬于

極性

（填“極性”或“非極性”）分子．
（4）F的基態(tài)原子核外電子排布式是

1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d²4s²

．在F的單質(zhì)晶體中，F(xiàn)原子的堆積方式是

六方最密堆積

，F(xiàn)原子的配位數(shù)是

12

．
（5）E原子的第一電離能比同周期后面相鄰元素的第一電離能

大

（填“大”或“小”）．E與D形成化合物的熔點(diǎn)高，其原因是

離子半徑小，離子所帶電荷多，晶格能大

．
（6）氫氣是理想的清潔能源，X元素與鑭（La）元素的合金可作儲氫材料，該合金的晶胞如圖所示，晶胞中心有一個(gè)X原子，其他X原子都在晶胞面上，則該晶體的化學(xué)式為

Ni₅La

．已知該晶體的密度為d g?cm^-3，其摩爾質(zhì)量為M g?mol^-1，則該晶胞的邊長是

3	M d?NA

．（請列出算式）

Answer 1

分析：根據(jù)A是周期表中原子半徑最小的元素，所以A為：H；
根據(jù)B的基態(tài)原子有3個(gè)不同的能級，各能級中電子數(shù)相等得出B是1s² 2s² 2p²，故B為：C；
根據(jù)D的基態(tài)原子2p能級上的未成對電子數(shù)與B原子相同，故D為：O；
依據(jù)A、B、C、D、E原子序數(shù)逐漸增大，可知C為：N；
D^2-離子與E²⁺離子具有相同的穩(wěn)定電子層結(jié)構(gòu)，則E是Mg．
F⁴⁺離子和氬原子的核外電子排布相同，則F為22號元素：Ti；
X的基態(tài)原子的外圍電子排布式為3d⁸4s²，則X是Ni．
（1）B、C、D為同一周期元素，根據(jù)同周期電負(fù)性的變化規(guī)律分析；
（2）中心原子通過sp³雜化形成分子，則說明中心原子含有4個(gè)價(jià)電子對；
（3）與氮元素同主族的第四周期元素是As，其氫化物是極性分子；
（4）F為22號元素：Ti，其核外有22個(gè)電子，電子排布式為1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d²4s²；Ti的原子堆積模型為六方最密堆積，配位數(shù)為12；
（5）Mg的最外層電子排布為3s²，屬于能量最低的全排滿結(jié)構(gòu)，不易失去電子，所以第一電離能大；E與D形成化合物為MgO，根據(jù)決定離子晶體熔點(diǎn)的因素分析；
（6）根據(jù)均攤法計(jì)算晶胞中實(shí)際含有的原子個(gè)數(shù)，確定化學(xué)式；根據(jù)ρ=

m

V

，V=a³ 求算．

解答：解：由A是周期表中原子半徑最小的元素，所以A為：H；
根據(jù)B的基態(tài)原子有3個(gè)不同的能級，各能級中電子數(shù)相等得出B是1s² 2s² 2p²，故B為：C；
根據(jù)D的基態(tài)原子2p能級上的未成對電子數(shù)與B原子相同，故D為：O；
依據(jù)A、B、C、D、E原子序數(shù)逐漸增大，可知C為：N；
D^2-離子與E²⁺離子具有相同的穩(wěn)定電子層結(jié)構(gòu)，則E是Mg．
F⁴⁺離子和氬原子的核外電子排布相同，則F為22號元素：Ti；
X的基態(tài)原子的外圍電子排布式為3d⁸4s²，則X是Ni．
（1）B、C、D為同一周期元素，同周期從左到右電負(fù)性依次增強(qiáng)，所以O(shè)＞N＞C，
故答案為：O＞N＞C；
（2）中心原子通過sp³雜化形成分子，則說明中心原子含有4個(gè)價(jià)電子對，價(jià)層電子對數(shù)=σ 鍵個(gè)數(shù)+

1

2

（a-xb），則CH₄、H₂O都含有4個(gè)價(jià)電子對，
故答案為：CH₄、H₂O；
（3）與氮元素同主族的第四周期元素是As，AsH₃，電子式為；，其氫化物為其結(jié)構(gòu)與氨氣相似，所以其氫化物是極性分子，
故答案為：；極性；
（4）F為22號元素：Ti，其核外有22個(gè)電子，電子排布式為1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d²4s²，Ti晶體的原子堆積模型屬于Mg型為六方最密堆積，配位數(shù)為12，
故答案為：1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d²4s²；六方最密堆積；配位數(shù)為12．
（5）Mg的最外層電子排布為3s²，屬于能量最低的全排滿結(jié)構(gòu)，不易失去電子，所以第一電離能大；E與D形成化合物為MgO，離子晶體熔點(diǎn)與晶格能有關(guān)，離子半徑小，離子所帶電荷多，晶格能大，熔點(diǎn)越高，
故答案為：大；離子半徑小，離子所帶電荷多，晶格能大；
（6）該合金的晶胞如圖所示，晶胞中心有一個(gè)鎳原子，其他8個(gè)鎳原子都在晶胞面上，鑭原子都在晶胞頂點(diǎn)．
所以晶胞實(shí)際含有的鎳原子為1+8×

1

2

=5，晶胞實(shí)際含有的鑭原子為8×

1

8

=1，所以晶體的化學(xué)式Ni₅La；晶胞的質(zhì)量為

M

NA

，根據(jù)ρ=

m

V

，V=a³，則
ρ=

M

NA V

=

M

NA a3

，
所以a=

3	M d?NA

．
故答案為：Ni₅La；

3	M d?NA

．

點(diǎn)評：本題考查了物質(zhì)結(jié)構(gòu)推斷題，利用電子排布的有關(guān)知識加以推斷，同時(shí)考查了晶胞化學(xué)式的求算等，難度較大．