Question

【題目】有A，B，C，D，E五種元素，其中A，B，C，D為短周期元素，A元素的周期數、主族數、原子序數相同；B原子核外有3種能量不同的原子軌道且每種軌道中的電子數相同；C原子的價電子構型為csccpc+1，D元素的原子最外層電子數比次外層電子數少2個，D的陰離子與E的陽離子電子層結構相同，D和E可形成化合物E2D．

(1)上述元素中，第一電離能最小的元素的原子結構示意圖為__；D的價電子排布圖為__；

(2)下列分子結構圖中的●和○表示上述元素的原子中除去最外層電子的剩余部分，小黑點表示沒有形成共價鍵的最外層電子，短線表示共價鍵．

則在以上分子中，中心原子采用sp3雜化形成化學鍵的是__(填寫分子的化學式)； 在③的分子中有__個σ鍵和__個π鍵．

(3)A，C，D可形成既具有離子鍵又具有共價鍵的化合物，其化學式可能為__；足量的C的氫化物水溶液與CuSO4溶液反應生成的配合物，其化學式為__，請說出該配合物中中心原子與配位體及內界與外界之間的成鍵情況：__．

Answer 1

【答案】 NH3、CH4、H2S 5 1 NH4HS或(NH4)2S [Cu(NH3)4]SO4 內界中銅離子與氨分子之間以配位鍵相結合，外界銅氨絡離子與硫酸根離子之間以離子鍵相結合

【解析】

由于A，B，C，D為短周期元素，因A元素的周期數、主族數、原子序數相同，則A只能為氫元素；同一能層的不同能級的能量不同，符號相同的能級處于不同能層時能量也不同，即1s、2s、2p的軌道能量不同，2p有3個能量相同的軌道，由此可確定B；因s軌道最多只能容納2個電子，所以c=2，即C原子價電子構型為2s22p3，即氮元素。短周期中原子的次外層只可能是K或L層，K、L層最多容納2個或8個電子，據此可確定D。再由D的陰離子電子數及在E2D中E的化合價，即可確定E。由此分析。

由于A，B，C，D為短周期元素，A元素的周期數、主族數、原子序數相同，則A為氫元素；B原子核外有3種能量不同的原子軌道且每種軌道中的電子數相同，則B的電子排布式為1s22s23p2，即B為碳元素；因s能級最多只能容納2個電子，即c=2，所以C原子價電子構型為2s22p3，C為氮元素；短周期中原子的次外層只可能是K或L層，K、L層最多容納2個或8個電子，因D原子最外層電子數比次外層電子數少2個，所以D的次外層只能是L層，D的最外層應為6個電子，即D為16號元素硫；硫元素的陰離子（S2-）有18個電子，E陽離子也應有18個電子，在E2D中E顯+1價，所以E為19號元素鉀。所以A、B、C、D、E分別為氫、碳、氮、硫、鉀。

(1)上述五種元素中金屬性最強的是鉀元素，故它的第一電離能最小，其原子結構示意圖為。硫原子價電子層為M層，價電子排布式為3s23p4，其電子排布圖為。

(2)①分子結構圖中黑點表示的原子最外層有5個電子，顯然是氮原子，白球表示的原子最外層只有1個電子，是氫原子，所以該分子是NH3，中心N原子有3個σ鍵，1個孤電子對，故采用sp3雜化；②分子中黑球表示的原子最外層4個電子，是碳原子，白球表示的原子的最外層只有1個電子，是氫原子，所以②分子是CH4，中心碳原子有4個σ鍵，0個孤電子對，采用sp3雜化；③分子中黑球表示的原子最外層4個電子，是碳原子，白球表示的原子的最外層只有1個電子，是氫原子，所以③分子是CH2=CH2，中心碳原子有3個σ鍵，0個孤電子對，所以中心原子采用sp2雜化；④分子中黑球表示的原子最外層6個電子，是硫原子，白球表示的原子的最外層只有1個電子，是氫原子，該分子為H2S，中心S原子有2個σ鍵，2個孤電子對，所以中心原子采用sp3雜化。因此中心原子采用sp3雜化形成化學鍵的分子有NH3、CH4、H2S。在CH2=CH2的分子中有5個σ鍵和1個π鍵。

(3)根據上面的分析知A、C、D分別為氫、氮、硫三種元素，形成既具有離子鍵又具有共價鍵的化合物是硫氫化銨或硫化銨，其化學式為NH4HS或(NH4)2S，銨根與HS-或S2-之間是離子鍵，銨根中的N與H之間是共價鍵，HS-中H與S之間是共價鍵。C的氫化物是NH3，NH3的水溶液與CuSO4溶液反應生成的配合物是硫酸四氨合銅，其化學式為[Cu(NH3)4]SO4。配合物[Cu(NH3)4]SO4的內界中Cu2+與NH3之間是以配位鍵相結合，外界銅氨配離子[Cu(NH3)4]2+與硫酸根離子之間是以離子鍵相結合。