Question

有A、B、C、D、E五种原子序数增大的元素，只有一种为金属。A、B、C均为第二周期紧邻元素，其第一电离能顺序为B>C>A；B与D同主族；E为第4周期副族元素，其价层电子为全满。

（1）E元素的名称为________，该元素基态原子的价电子排布式为_______。

（2）B与D分别与氢形成最简单氢化物沸点高低顺序为____（用化学式表示）；原因_____。

（3）A、B、C三种元素分别与氢形成化合物中的M-M（M代表A、B、C）单键的键能如下表：

上述三种氢化物中，A、B、C元素原子的杂化方式有_____种；请解释上表中三种氢化物M-M单键的键能依次下降的原因______________________。

（4）D与氯形成的化合物DC1₅，加压条件下148℃液化，发生完全电离得到一种能够导电的熔体，测定D-Cl键长为198pm和206pm两种，该熔体中含有一种正四面体结构的阳离子，请写出该条件下DC1₅电离的电离方程式__________；该熔体中阴离子的空间构型为________。

（5）E与C形成的化合物晶体结构有四种，其中一种与金刚石类似，金刚石晶体结构如图所示，该晶体的化学式为______（用元素符号表示）；该晶胞的棱长为apm 则该晶体的密度为______g/cm³。

Answer

锌 3d104s2 NH3>PH3 均为分子晶体，NH3分子间存在氢键。 1 乙烷中的碳原子没有孤电子对，肼中的氮原子有1对孤对电子，过氧化氢中的氧原子有两对孤对电子，孤对电子数越多斥力越大，形成的化学键越不稳定，键能越小。 2PCl5=PC16-＋PC14 + 正八面体 ZnO

【解析】本题考查选修3《物质结构》，E为第4周期副族元素，且价层电子为全满，因此推出E为Zn，五种元素只有一种元素是金属，E为锌，则A、B、C、D为非金属，B和D属于同主族，则D为第三周期，A、B、C为第二周期，第一电离能规律从左向右第一电离能增大，但IIA族大于IIIA，VA族大于VIA族，三种元素的第一电离能顺序是B>C>A，三种元素原子序数增大，因此推出：A为C，B为N，C为O，D为P，（1）根据上述分析，E为锌，锌元素位于副族，锌原子的价电子包括最外层和次外层d能级，即3d104s2；（2）氢化物分别是NH3、PH3，两种氢化物都属于分子晶体，NH3中存在分子间氢键，PH3无分子间氢键，因此沸点：NH3>PH3；（3）根据表格，氢化物分别是CH3－CH3、H2N－NH2、HO－OH，乙烷中C有4个σ键，无孤电子对，杂化类型为sp3，肼中N有3个σ键，1个孤电子对，杂化类型为sp3，H2O2中O有2个σ键，2个孤电子对，杂化类型为sp3，三者只有一种杂化类型，乙烷中的碳原子没有孤电子对，肼中的氮原子有1对孤对电子，过氧化氢中的氧原子有两对孤对电子，孤对电子数越多斥力越大，形成的化学键越不稳定，键能越小；（4）阳离子的空间构型为正四面体，说明P有4个σ键，无孤电子对，阳离子为PCl4＋，因此PCl5电离方程式为：2PCl5 PCl4＋＋PCl6－，PCl6－中P有6个σ键，孤电子对数(5＋1－6)/2=0，价层电子对数为6，空间构型为正八面体；（5）锌原子位于顶点和面心，属于晶胞的个数为8×1/8＋6×1/2=4，氧原子位于体心，共有4个，即此化合物为ZnO，晶胞的质量为4×81/NAg，晶胞的体积为(a×10－10)3cm3，根据密度的定义，即密度为。

点睛：本题考查物质的结构，此题从基础知识的角度考虑，如氢化物沸点高低判断，判断晶体类型，一般原子晶体>离子晶体>分子晶体，分子晶体熔沸点高低判断是否存在分子间氢键，有分子间氢键的物质熔沸点高；杂化类型的判断：杂化轨道数等于价层电子对数，价层电子对数=σ键+孤电子对数，难点在晶胞的密度的计算，一般采用的方式为ρ=。