Question

已知A、B、C、D、E、F都是周期表中前四周期的元素，它们的核电荷数依次增大。其中基态A原子价电子排布式为nsⁿnpⁿ⁺¹；化合物B₂E为离子化合物，E原子核外的M层中只有两对成对电子；C元素是地壳中含量最高的金属元素；D单质常用于制作太阳能电池和集成电路芯片；F原子最外层电子数与B的相同，其余各内层轨道均充满电子。请根据以上信息，回答下列问题（用所对应的元素符号表示）：

（1）A、B、E的第一电离能由小到大的顺序为               。

（2）氢化物A₂H₄分子中A原子采取          杂化。

（3）按原子的外围电子排布分区，元素F在     区，基态F原子的电子排布式为         。

（4）元素A和C可形成一种新型化合物材料，其晶体具有很高的硬度和熔点，其化合物中所含的化学键类型为         。

（5）A、F形成某种化合物的晶胞结构如下图所示（其中A显﹣3价，每个球均表示1个原子），则其化学式为        。设阿伏加德罗常数为N_A，距离最近的两个F原子的核间距为a cm，则该晶胞的密度为（用含a和N_A的代数式表示）          g/cm³。

Answer

（1）Na＜S＜N

（2）sp3

（3）ds；1s22 s22p63s23p63d104s1或[Ar] 3d104s1

（4）共价键

（5）Cu3N；

【解析】试题分析：A、B、C、D、E、F都是周期表中前四周期的元素，它们的核电荷数依次增大。其中基态A原子价电子排布式为nsnnpn+1，而n=2，则A为N元素；E原子核外的M层中只有两对成对电子，外围电子排布为3s23p4，则E为S元素；化合物B2E为离子化合物，B表现+1价，原子序数大于碳、小于硫，则B为Na；C元素是地壳中含量最高的金属元素，则C为Al；D单质常用于制作太阳能电池和集成电路芯片，则D为Si；F原子最外层电子数与B的相同，其余各内层轨道均充满电子，原子序数大于硫，处于第四周期，核外电子数为2+8+18+1=19，则F为Cu。

（1）N元素2p能级为半满稳定状态，能量较低，第一电离能高于同周期相邻元素，同周期随原子序数增大第一电离能呈增大趋势，同主族自上而下第一电离能减小，故第一电离能：Na＜S＜O＜N。

故答案为：Na＜S＜N；

（2）(N2H4)分子可视为NH3分子中的一个氢原子被—NH2（氨基）取代形成的另一种氮的氢化物，氢化物N2H4分子中，每个N原子形成2个N-H键、1个N-N键，还含有1对孤对电子，故N原子采取sp3杂化。

故答案为：sp3；

（3）Cu属于ⅠB元素，核外电子排布式为1s22 s22p63s23p63d104s1或[Ar] 3d104s1，按原子的外围电子排布分区，元素Cu在ds区。

故答案为：ds；1s22 s22p63s23p63d104s1或[Ar] 3d104s1；

（4）元素N和Al可形成一种新型化合物材料，其晶体具有很高的硬度和熔点，该化合物属于原子晶体，其化合物中所含的化学键类型为共价键。

故答案为：共价键；

（5）A、F形成某种化合物的晶胞结构如图所示的立方晶胞（其中A显-3价，每个球均表示1个原子），晶胞中小黑色球数目为8×=1，大灰色球数目为12×=3，其中N显-3价，则小黑色球为N原子、大灰色球为Cu，则其化学式为Cu3N；设阿伏伽德罗常数为NA，晶胞质量为g，距离最近的两个Cu原子的核间距为a cm，则晶胞棱长为acm×2=acm，则该化合物的晶胞密度为：=g/cm3。

故答案为：Cu3N；

考点：元素周期律与元素周期表；第一电离能；晶胞的计算。

【名师点睛】本题考查了位置、结构与性质关系的综合应用，题目难度中等，涉及核外电子排布、电离能、杂化方式、配合物、晶体类型与性质、晶胞计算等知识，明确原子结构与元素周期律、元素周期表的关系为解答关键，试题培养了学生的分析能力及灵活应用能力。在考查核外电子排布、第一电离能时，要特别注意全空、半充满、全充满状态，比如第一电离能C＜O＜N，比如29号元素Cu，其原子核外有29个电子，核外电子排布式为1s22 s22p63s23p63d104s1，而不是1s22 s22p63s23p63d94s2；根据晶胞类型利用均摊法计算每个晶胞中含有的原子个数时，正方体中，顶点上的原子被8个晶胞占有，面上的原子被2个晶胞占有，棱上的原子被4个晶胞占有，体心上的原子被1个晶胞占有，这是准确计算晶胞质量或密度的前提。