Question

【化學—選修5：物質結構與性質】（15分）
現有A、B、C、D、E原子序數依次增大的五種元素，它們位于元素周期表的前四周期。A元素原子的價層電子總數是內層電子總數的2倍；C元素原子的L電子層中只有兩對成對電子；D元素與E元素在同周期相鄰的族，它們的原子序數相差3，且D元素的基態原子有4個未成對電子。請回答下列問題：
⑴A、B、C三種元素的名稱分別為        、        、        。
⑵用元素符號表示A、B、C三種元素的第一電離能由低到高的排序為               。
⑶E元素基態原子的核外電子排布式為                          。
⑷A元素與氫元素能形成種類繁多的化合物，其中只含sp³雜化且相對分子質量最小的分子的VSEPR空間構型為         ；其中只含sp²雜化且相對分子質量最小的化合物的結構式為           ；其中同時含sp雜化、SP²雜化、sp³雜化且相對分子質量最小的化合物的化學式為          。
⑸A元素的一種單質的晶體結構如圖甲所示，D元素的一種單質的晶體結構如圖乙所示。
        
圖甲中A原子的配位數與圖乙中D原子的配位數之比為         。

Answer 1

⑴碳（1分）、氮（1分）、氧（1分）⑵C、O、N（2分）⑶［Ar］3d¹⁰4s¹（2分）⑷正四面體（2分）、  （2分），C₅H₆（2分）⑸1/2（2分）

根據元素的結構即性質可知，A、B、C、D、E分別是C、N、O、Fe、Cu。
（1）A、B、C三種元素的名稱分別為碳、氮、氧。
（2）非金屬性越淺，第一電離能越大。氮氮原子的2p軌道電子處于半充滿狀態，穩定性強，第一電離能大于氧原子的，即第一電離能由低到高的排序為C、O、N。
（3）根據構造原理可知，銅元素基態原子的核外電子排布式為［Ar］3d¹⁰4s¹。
（4）只含sp³雜化且相對分子質量最小的分子是甲烷，由于碳原子不存在孤對電子，所以構型是正四面體。只含sp²雜化且相對分子質量最小的化合物是乙烯，其結構簡式為。時含sp雜化、SP²雜化、sp³雜化且相對分子質量最小的化合物的化學式C₅H₆。
（5）金剛石中碳原子的配位數是4，鐵晶體中配位數是8，所以配位數之比為1︰2。