Question

现有A、B、C、D、E五种短周期元素，其原子序数依次增大．A、C的基态原子电子排布中未成对电子数与其周期数相等，且A的最外层电子数是次外层电子数的2倍．D的阳离子、C的阴离子均与氖原子的电子层结构相同，且D的单质与C的单质反应能生成DC和D₂C₂两种化合物．E所在周期序数比所在主族序数大l．
（1）2011年是国际化学年，其中一项重要活动是纪念居里夫人获诺贝尔化学奖100周年．居里夫妇发现了放射I生镭（Ra）和钋（Po）元素，其中E与镭同主族，镭位于

 

族．
（2）E的基态原子的核外电子排布式是

 

，A、B、C三种元素中第一电离能最大的是

 

，B、C、D的原子半径由小到大的顺序为

 

（均用元素符号表示）．
（3）D₂C₂与AC₂反应的化学方程式为

 

，请写出该反应的一种用途

 

．
（4）B与氢元素形成最简单的气态氢化物的空间构型为

 

，其中共价键类型为

 

（填极性键或非极性键）．已知B=B键能为946kJ?mol^-1，H-H键能为436kJ?mol^-1，B-H键能为391kJ?mol^-1，则B₂和H₂反应的热化学方程式为

 

．

Answer 1

分析：有A、B、C、D、E五种短周期元素，其原子序数依次增大．A的最外层电子数是次外层电子数的2倍，则A原子有2个电子层，最外层电子数为4，则A为碳元素；D的阳离子、C的阴离子均与氖原子的电子层结构相同，则D处于第三周期、C处于第二周期，C的基态原子电子排布中未成对电子数与其周期数相等，原子序数大于碳元素，故C原子核外电子排布式为1s²2s²2p⁴，则C为氧元素，D的单质与C的单质反应能生成DC和D₂C₂两种化合物，则D为Na元素；B原子序数介于碳元素、氧元素之间，则B为N元素；E原子序数大于Na元素，处于第三周期，E所在周期序数比所在主族序数大l，则E处于ⅡA族，故E为Mg元素，据此解答．

解答：解：有A、B、C、D、E五种短周期元素，其原子序数依次增大．A的最外层电子数是次外层电子数的2倍，则A原子有2个电子层，最外层电子数为4，则A为碳元素；D的阳离子、C的阴离子均与氖原子的电子层结构相同，则D处于第三周期、C处于第二周期，C的基态原子电子排布中未成对电子数与其周期数相等，原子序数大于碳元素，故C原子核外电子排布式为1s²2s²2p⁴，则C为氧元素，D的单质与C的单质反应能生成DC和D₂C₂两种化合物，则D为Na元素；B原子序数介于碳元素、氧元素之间，则B为N元素；E原子序数大于Na元素，处于第三周期，E所在周期序数比所在主族序数大l，则E处于ⅡA族，故E为Mg元素，
（1）Mg与镭同主族，则镭位于ⅡA族，故答案为：ⅡA；
（2）E为Mg元素，其基态原子的核外电子排布式是1s²2s²2p⁶3s²；
同周期自左而右元素第一电离能呈增大趋势，但N元素原子2p能级容纳3个电子，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，故第一电离能N＞O＞C；
同周期自左而右原子半径减小，同主族自上而下原子半径增大，故原子半径Na＞N＞O，
故答案为：1s²2s²2p⁶3s²；N＞O＞C；Na＞N＞O；
（3）Na₂O₂与CO₂反应的化学方程式为2Na₂O₂+2CO₂=2Na₂CO₃+O₂，该反应可以用于潜水艇提供氧气，
故答案为：2Na₂O₂+2CO₂=2Na₂CO₃+O₂；用于潜水艇提供氧气；
（4）N元素与氢元素形成最简单的气态氢化物为NH₃，其分子为三角锥型结构，其共价键类型为极性键，已知N≡N键能为946kJ?mol^-1，H-H键能为436kJ?mol^-1，N-H键能为391kJ?mol^-1，则N₂（g）+3H₂（g）=2NH₃（g）的反应热为946kJ?mol^-1+3×436kJ?mol^-1-3×2×391kJ?mol^-1=-92kJ/mol，故该反应的热化学方程式为：N₂（g）+3H₂（g）=2NH₃（g）△H=-92kJ/mol，
故答案为：三角锥型；极性键；N₂（g）+3H₂（g）=2NH₃（g）△H=-92kJ/mol．

点评：本题考查结构性质位置关系应用、元素周期律、核外电子排布规律、热化学方程式书写等，难度中等，推断元素是解题关键，（4）中注意掌握键能与反应热关系．