Question

19．A、B、D、E、Z、G、M七种元素位于元素周期表前四周期，原子序数依次增大．元素周期表中原子半径最小的是A，B原子最外层有两个未成对电子，化合物DE₂为红棕色气体，Z的单质易与水反应且只作氧化剂，G是前四周期中第一电离能最小的元素，M是第四周期元素，最外层只有一个电子，其余各层电子均充满．
请回答下列问题：
（1）元素B、D、E的第一电离能由大到小的顺序为N＞O＞C（用元素符号表示）． 
（2）基态G原子的价电子排布式是4s¹，M在元素周期表中的位置是第四周期第ⅠB 族．
（3）元素D和Z组成分子NZ₃空间构型为三角锥形；该分子为极性分子（填极性或非极性），其中D原子的杂化方式为sp³．
（4）D的最高价氧化物对应的水化物甲与气体DA₃化合生成离子化合物乙常温下，若甲、乙两溶液的pH均等于5，则由水电离出的$\frac{c（{H}^{+}）_{甲}}{c（{H}^{+}）_{乙}}$=10^-4；乙溶液中所含离子的物质的量浓度由大到小的顺序是c（NO₃^-）＞c（NH₄⁺）＞c（H⁺）＞c（OH^-）．
（5）元素X位于第四周期，其基态原子的内层轨道全部排满电子，且最外层电子数为2．元素Y基态原子的3p轨道上有4个电子．
①X与Y所形成化合物中X的化合价等于其族序数，Y达到8电子的稳定结构则该化合物的化学式为ZnS；
②E的氢化物（H₂E）在乙醇中的溶解度大于H₂Y，其原因是水分子与乙醇分子间形成氢键而不与H₂S分子形成氢键；
③X的氯化物与氨水反应可形成配合物[X（NH₃）₄]Cl₂，1mol该配合物中含有σ 键的数目为16N_A．

Answer 1

分析 A、B、D、E、Z、G、M七种元素位于元素周期表前四周期，原子序数依次增大，元素周期表中原子半径最小的是A，则A为H元素；化合物DE₂为红棕色气体，DE₂为NO₂为，则D为N、E为O元素；B原子最外层有两个未成对电子，B的原子序数小于N，则B为C元素；Z的单质易与水反应且只作氧化剂，则Z为F元素；G是前四周期中第一电离能最小的元素，则G为K元素；M是第四周期元素，最外层只有一个电子，其余各层电子均充满，核外电子数为2+8+18+1=29，则E为Cu，据此进行解答（1）～（4）；
（5）元素X位于第四周期，其基态原子的内层轨道全部排满电子，且最外层电子数为2，核外电子数为2+8+18+2=30，则X为Zn；元素Y基态原子的3p轨道上有4个电子，则Y为S元素，据此进行解答．

解答 解：A、B、D、E、Z、G、M七种元素位于元素周期表前四周期，原子序数依次增大，元素周期表中原子半径最小的是A，则A为H元素；化合物DE₂为红棕色气体，DE₂为NO₂为，则D为N、E为O元素；B原子最外层有两个未成对电子，B的原子序数小于N，则B为C元素；Z的单质易与水反应且只作氧化剂，则Z为F元素；G是前四周期中第一电离能最小的元素，则G为K元素；M是第四周期元素，最外层只有一个电子，其余各层电子均充满，核外电子数为2+8+18+1=29，则E为Cu，
（1）B、D、E分别为C、N、O元素，同一周期元素，元素的第一电离能随着原子序数增大而增大，但第IIA族、第VA族元素第一电离能大于其相邻元素，C、N、O元素处于同一周期且原子序数逐渐增大，N处于第VA族，所以第一电离能大小为：N＞O＞C，
故答案为：N＞O＞C；
（2）G为K元素，原子序数为19，其原子的价电子排布式是4s¹；M为Cu元素，原子序数为29，其核外电子排布式为[Ar]3d¹⁰4s¹，位于周期表中第四周期第ⅠB 族，
故答案为：4s¹；第四周期第ⅠB族；
（3）NF₃中N价电子结构为2s²2p³，价电子对数为：$\frac{5+3}{2}$=4，形成了四条杂化轨道，即N的杂化类型为sp³，三个电子分别与F成键，形成3个共用电子对，还有一对孤对电子，因而为三角锥形，属于极性分子，
故答案为：三角锥形；极性；sp³；
（4）D的最高价氧化物对应的水化物甲为硝酸，硝酸与气体DA₃化合生成离子化合物乙为硝酸铵，硝酸电离出的氢离子抑制了水的电离，硝酸铵中铵根离子水解促进了水的电离，则常温下，硝酸溶液中水电离的氢离子等于溶液中氢氧根的浓度为：$\frac{1{0}^{-14}}{1{0}^{-5}}$mol/L=10^-9mol/L，硝酸铵溶液中氢离子为水电离产生，浓度为10^-5mol/L，故由水电离出的$\frac{c（{H}^{+}）_{甲}}{c（{H}^{+}）_{乙}}$=$\frac{1{0}^{-9}mol/L}{1{0}^{-5}mol/L}$=10^-4；
硝酸铵溶液中，铵根离子水解，溶液呈酸性，故溶液中所含离子的物质的量浓度由大到小的顺序是c（NO₃^-）＞c（NH₄⁺）＞c（H⁺）＞c（OH^-），
故答案为：10^-4；c（NO₃^-）＞c（NH₄⁺）＞c（H⁺）＞c（OH^-）；
（5）元素X位于第四周期，其基态原子的内层轨道全部排满电子，且最外层电子数为2，核外电子数为2+8+18+2=30，则X为Zn；元素Y基态原子的3p轨道上有4个电子，则Y为S元素，
①X与Y所形成化合物中X的化合价等于其族序数，Zn位于ⅡB族，则其化合价为+2价；Y达到8电子的稳定结构时的化合价为-2价，则二者形成的化合物为ZnS，
故答案为：ZnS；
②水分子与乙醇分子之间形成氢键，H₂O在乙醇中的溶解度大于H₂S，
故答案为：水分子与乙醇分子间形成氢键而不与H₂S分子形成氢键；
③X的氯化物与氨水反应可形成配合物[Zn（NH₃）₄]Cl₂，1mol该配合物中含有12molN-H、4mol配位键，故含有σ 键的数目为16N_A，
故答案为：16N_A．

点评 本题考查了原子结构与元素周期律的关系，题目难度较大，推断元素为解答关键，注意熟练掌握原子结构与元素周期律、元素周期表的关系，试题培养了学生的分析能力及逻辑推理能力．