Question

A、B、C、D、E為五種短周期元素，且原子序數(shù)依次增大．其中A、B、C屬于同一周期，A原子最外層p能級的電子數(shù)等于次外層的電子總數(shù)．C原子的最外層中有兩個不成對的電子．D、E的原子核內(nèi)各自的質(zhì)子數(shù)與中子數(shù)相等．C可分別與A、B、D、E形成XC₂型化合物（X代表A、B、D、E中的一種元素）．已知在DC₂和EC₂中，D與C的質(zhì)量之比為7：8；E與C的質(zhì)量之比為1：1．請回答下列問題：
（1）基態(tài)D原子的電子排布式為

 

，單質(zhì)B2中σ鍵與π鍵的數(shù)目之比為
（2）化合物BH₃（H代表氫元素）的立體構(gòu)型為

 

，B原子的雜化軌道類型 是

 

．
（3）C和E的最簡單氫化物分別為甲和乙，請比較相同條件下甲、乙的沸點大小，并說明理

 

．
（4）A可以形成多種結(jié)構(gòu)不同的單質(zhì)，其中M是所有已知晶體中硬度最大的，其晶體類型是

 

；若該晶體晶胞（如圖所示）的邊長為a cm，則其密度是

 

g?cm^-3（只要求列式，不必計算出數(shù)值，阿伏加德羅常數(shù)為NA）．

Answer 1

考點：晶胞的計算,原子核外電子排布,共價鍵的形成及共價鍵的主要類型,判斷簡單分子或離子的構(gòu)型,原子軌道雜化方式及雜化類型判斷

專題：原子組成與結(jié)構(gòu)專題,化學鍵與晶體結(jié)構(gòu)

分析：A原子最外層p能級的電子數(shù)等于次外層的電子總數(shù)，則A核外電子排布式為：1s²2s²2p²，所以A為C元素；A、B、C屬于同一周期，位于第二周期，C原子的最外層中有兩個不成對的電子，則C為O元素；B為N元素；EO₂中，E與O的質(zhì)量之比為1：1，則E為S元素；在DO₂中，D與O的質(zhì)量之比為7：8，則D為Si元素，據(jù)此判斷各個小題．
（1）Si原子序數(shù)為14，根據(jù)能量最低原則、泡利不相容原理和洪特規(guī)則，寫出核外電子排布式為：1s²2s²2p⁶3s²3p²；單質(zhì)N₂中，N原子以N≡N結(jié)合，含有一條σ鍵和兩條π鍵，則數(shù)目之比為1：2；
（2）計算化合物NH₃中N原子價層電子對數(shù)，判斷分子空間構(gòu)型和雜化類型；
（3）甲乙分別為H₂O和H₂S，均屬于分子晶體，由于O電負性較強，且原子半徑較小，H₂O分子間存在氫鍵，其熔沸點較高；
（4）C原子可形成多種晶體類型，熔沸點較高且硬度較大的晶體類型為原子晶體；利用公式ρ=

M

Vm

計算．

解答： 解：（1）Si原子序數(shù)為14，根據(jù)能量最低原則、泡利不相容原理和洪特規(guī)則，寫出核外電子排布式為：1s²2s²2p⁶3s²3p²；單質(zhì)N₂中，N原子以N≡N結(jié)合，含有一條σ鍵和兩條π鍵，則數(shù)目之比為1：2，
故答案為：1s²2s²2p⁶3s²3p²，1：2；
（2）化合物NH₃中N原子價層電子對數(shù)為

5+3

2

=4，形成了4條雜化軌道，雜化類型為sp³雜化，原子軌道雜化類型為正四面體，由于配位原子數(shù)為3，其中一對孤對電子占據(jù)一條雜化軌道，分子空間構(gòu)型為三角錐形，
故答案為：三角錐形、sp³；
（3）甲乙分別為H₂O和H₂S，均屬于分子晶體，由于O電負性較強，且原子半徑較小，H₂O分子間存在氫鍵，其熔沸點較高，
故答案為：甲大于乙，水分子之間存在氫鍵導致沸點較高；
（4）C原子可形成多種晶體類型，熔沸點較高且硬度較大的晶體類型為原子晶體；晶胞中，4個C原子位于體內(nèi)，8個碳原子位于頂點，6個碳原子位于面心，晶胞中碳原子數(shù)目為4+8×

1

8

+6×

1

2

=8，晶胞摩爾質(zhì)量為8×12g/mol，晶胞的摩爾體積為a³N_A，密度ρ=

8×12

a3NA

g?cm^-3，
故答案為：原子晶體、

8×12

a3NA

．

點評：本題考查物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)，涉及元素周期表、元素周期律、雜化理論、化學鍵、分子結(jié)構(gòu)與性質(zhì)、晶胞計算等，難度中等．