Question

原子序數(shù)依次遞增的甲、乙、丙、丁、戊是周期表中前30號元素，其中甲、乙、丙三元素的基態(tài)原子2p能級都有單電子，單電子個數(shù)分別是2、3、2；丁與戊原子序數(shù)相差18，戊元素是周期表中ds區(qū)的第一種元素．回答下列問題：
（1）甲能形成多種常見單質，在熔點較低的單質中，每個分子周圍緊鄰的分子數(shù)為

 

；在熔點很高的兩種常見單質中，X的雜化方式分別為

 

、

 

．
（2）14g乙的單質分子中π鍵的個數(shù)為

 

．
（3）+1價氣態(tài)基態(tài)陽離子再失去一個電子形成+2價氣態(tài)基態(tài)陽離子所需要的能量稱為第二電離能I₂，依次還有I₃、I₄、I₅…，推測丁元素的電離能突增應出現(xiàn)在第

 

電離能．
（4）戊的基態(tài)原子有

 

種形狀不同的原子軌道；
（5）丙和丁形成的一種離子化合物的晶胞結構如圖，該晶體中陽離子的配位數(shù)為

 

．距一個陰離子周圍最近的所有陽離子為頂點構成的幾何體為

 

．已知該晶胞的密度為ρg/cm³，阿伏加德羅常數(shù)為N_A，求晶胞邊長a=

 

cm． （用含ρ、N_A的計算式表示）
（6）甲、乙都能和丙形成原子個數(shù)比為1：3的常見微粒，推測這兩種微粒的空間構型為

 

．

Answer 1

考點：晶胞的計算,原子核外電子排布,元素電離能、電負性的含義及應用,原子軌道雜化方式及雜化類型判斷

專題：原子組成與結構專題,化學鍵與晶體結構

分析：甲、乙、丙原子序數(shù)依次遞增，甲、乙、丙三元素的基態(tài)原子2p能級都有單電子，單電子個數(shù)分別是2、3、2，故甲、乙、丙分別是C、N、O，戊元素是周期表中ds區(qū)的第一種元素，所以戊為Cu，丁與戊原子序數(shù)相差18，則丁為Na．
（1）碳單質中熔點較低的是C₆₀，分子密堆積，每個分子周圍緊鄰的分子數(shù)為12個．熔點較高的有金剛石和石墨，金剛石中碳原子是sp³雜化，而石墨層狀結構，碳原子是sp²雜化；
（2）氮氣分子中含有三鍵，三鍵是由1個δ鍵和2個π鍵構成的，14g氮氣是0.5mol，所以分子中π鍵的個數(shù)為N_A；
（3）鈉是第IA元素，失去1個電子后，就達到穩(wěn)定結構，所以電離能突增應出現(xiàn)在第二電離能；
（4）銅原子的基態(tài)原子軌道是s、p、d，所以有3種形狀不同的原子軌道；
（5）根據(jù)晶胞（Na₂O）結構可知，頂點和面心處是陰離子，陽離子全部在晶胞內(nèi)，所以與鈉離子最近的陰離子是4個，即配位數(shù)是4．而距一個陰離子周圍最近的所有陽離子為頂點構成的幾何體是正方體．該晶胞中含有4個陰離子；
（6）甲、乙都能和丙形成原子個數(shù)比為1：3的常見微粒分別是CO₃^2-、NO₃^-，中心原子含σ鍵電子對數(shù)為3對．

解答： 解：由分析知甲、乙、丙、丁、戊分別是C、N、O、Na、Cu元素，
（1）碳單質中熔點較低的是C₆₀，分子密堆積，晶體結構類似于干冰，每個分子周圍緊鄰的分子數(shù)=3×8×

1

2

=12個．
熔點較高的有金剛石和石墨，金剛石中碳原子全部形成4個共價鍵，所以是sp³雜化，而石墨層狀結構，碳原子形成3個共價鍵，所以是sp²雜化．
故答案為：12；sp²；sp³；
（2）氮氣分子中含有三鍵，三鍵是由1個δ鍵和2個π鍵構成的，14g氮氣物質的量=

14g

28g/mol

=0.5mol，所以14g氮氣分子中π鍵的個數(shù)=2×0.5N_A=N_A，
故答案為：N_A．
（3）鈉是第IA元素，最外層有1個電子，失去1個電子后，就達到穩(wěn)定結構，再失電子會很困難，所以電離能突增應出現(xiàn)在第二電離能，故答案為：二；
（4）Cu是29號元素，原子核外電子數(shù)為29，基態(tài)原子核外電子排布式為：1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d¹⁰4s¹，可以看出銅原子的基態(tài)原子軌道是s、p、d，所以有3種形狀不同的原子軌道，故答案為：3；
（5）根據(jù)晶胞（Na₂O）結構可知N（Na⁺）：N（O^2-）=2：1，所以頂點和面心處是陰離子，陽離子全部在晶胞內(nèi)，所以與鈉離子最近的陰離子是4個，即配位數(shù)是4．而距一個陰離子周圍最近的所有陽離子為頂點構成的幾何體是正方體．該晶胞中含有4個陰離子，所以有

a3×ρ×NA

62

=4，解得a=

3	248 ρNA

．
故答案為：8；正方體（立方體）；

3	248 ρNA

；
（6）甲、乙都能和丙形成原子個數(shù)比為1：3的常見微粒分別是CO₃^2-、NO₃^-，中心原子含σ鍵電子對數(shù)為3對，CO₃^2-含有的電子對數(shù)=3+

4+2-2×3

2

=3，NO₃^-含有的電子對數(shù)=3+

5+1-2×3

2

=3，所以都是平面三角形結構，
故答案為：平面三角形．

點評：本題考查了晶胞的計算、核外電子排布、原子軌道雜化方式等內(nèi)容，綜合性較強，難度較大，注意利用均攤法解答晶胞的計算．