Question

1．A、B、C、D、E是元素周期表中前36號(hào)元素，核電荷數(shù)依次增大，A與B能形成種類繁多的化合物，D原子中成對(duì)電子數(shù)等于未成對(duì)電子數(shù)的3倍；E⁺中所有電子正好充滿K、L、M三個(gè)電子層．
（1）基態(tài)C原子核外有7種運(yùn)動(dòng)狀態(tài)不同的電子，元素C的氣態(tài)氫化物的空間構(gòu)型為三角錐形．
（2）B、C、D三種元素的第一電離能由大到小的順序?yàn)镹＞O＞C．（用元素符號(hào)表示）
（3）A與B形成的化合物B₂A₂中B原子的雜化方式為sp，分子中含有的σ鍵和π鍵個(gè)數(shù)分別是3、2．
（4）D與鈉元素形成的原子數(shù)之比為l：1的物質(zhì)中具有的化學(xué)鍵類型為離子鍵和非極性共價(jià)鍵．
（5）E⁺與C的簡(jiǎn)單離子形成晶體的晶胞結(jié)構(gòu)如圖1所示，圖中白球表示N^3-．
（6）E的單質(zhì)晶體的晶胞結(jié)構(gòu)如圖2所示，其空間利用率為$\frac{\sqrt{2}π}{6}$（圓周率用π表示，空間利用率=$\frac{原子的體積×一個(gè)晶胞占有的原子數(shù)}{一個(gè)晶胞的體積}$）

Answer 1

分析 A、B、C、D、E是元素周期表中前36號(hào)元素，核電荷數(shù)依次增大，A與B能形成種類繁多的化合物，則A、B分別是H、C元素；D原子中成對(duì)電子數(shù)等于未成對(duì)電子數(shù)的3倍，為O元素，則C是N元素；E⁺中所有電子正好充滿K、L、M三個(gè)電子層，則E為Cu元素；
（1）原子核外有幾個(gè)電子，其電子就有幾種不同的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)；利用價(jià)層電子對(duì)互斥理論確定氨氣分子空間構(gòu)型；
（2）B、C、D分別是C、N、O元素，同一周期元素的第一電離能隨著原子序數(shù)增大而呈增大趨勢(shì)，但第IIA族、第VA族元素第一電離能大于其相鄰元素；
（3）H與C形成的化合物C₂H₂中每個(gè)C原子的價(jià)層電子對(duì)個(gè)數(shù)是2，根據(jù)價(jià)層電子對(duì)互斥理論判斷C原子雜化類型；乙炔的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式為HC≡CH，碳碳三鍵中含有1個(gè)σ鍵、2個(gè)π鍵，C-H鍵為σ鍵；
（4）O、Na元素按原子個(gè)數(shù)比為1：1形成的化合物是過氧化鈉，過氧化鈉中鈉離子和過氧根離子之間存在離子鍵、O和O原子之間存在非極性共價(jià)鍵；
（5）Cu⁺與N元素的簡(jiǎn)單離子形成離子晶體，該晶胞中黑色球個(gè)數(shù)=12×$\frac{1}{4}$=3、白色球個(gè)數(shù)=8×$\frac{1}{8}$=1，則黑色球和變色球個(gè)數(shù)之比為3：1，根據(jù)化合價(jià)的代數(shù)和為0確定白色球表示的微粒；
（6）設(shè)小球的半徑為r，每個(gè)面上處于對(duì)角線上的3個(gè)原子緊鄰，則晶胞棱長(zhǎng)=$\sqrt{\frac{（4r）^{2}}{2}}$=2$\sqrt{2}$r，晶胞體積=（2$\sqrt{2}$r）³，該晶胞中原子個(gè)數(shù)=8×$\frac{1}{8}$+6×$\frac{1}{2}$=4，四個(gè)原子體積=4×$\frac{4}{3}$πr³，根據(jù)空間利用率公式計(jì)算其空間利用率．

解答 解：A、B、C、D、E是元素周期表中前36號(hào)元素，核電荷數(shù)依次增大，A與B能形成種類繁多的化合物，則A、B分別是H、C元素；D原子中成對(duì)電子數(shù)等于未成對(duì)電子數(shù)的3倍，為O元素，則C是N元素；E⁺中所有電子正好充滿K、L、M三個(gè)電子層，則E為Cu元素；
（1）原子核外有幾個(gè)電子，其電子就有幾種不同的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，N原子核外有7個(gè)電子，所以核外電子有7種運(yùn)動(dòng)狀態(tài)；氨氣分子中N原子價(jià)層電子對(duì)個(gè)數(shù)是4且含有一個(gè)孤電子對(duì)，根據(jù)價(jià)層電子對(duì)互斥理論知氨氣分子為三角錐形結(jié)構(gòu)，
故答案為：7；三角錐形；
（2）B、C、D分別是C、N、O元素，同一周期元素的第一電離能隨著原子序數(shù)增大而呈增大趨勢(shì)，但第IIA族、第VA族元素第一電離能大于其相鄰元素，所以這三種元素第一電離能大小順序是N＞O＞C，
故答案為：N＞O＞C；
（3）H與C形成的化合物C₂H₂中每個(gè)C原子的價(jià)層電子對(duì)個(gè)數(shù)是2，根據(jù)價(jià)層電子對(duì)互斥理論判斷C原子雜化類型為sp；乙炔的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式為HC≡CH，碳碳三鍵中含有1個(gè)σ鍵、2個(gè)π鍵，C-H鍵為σ鍵，所以乙炔分子中含有3個(gè)σ鍵、2個(gè)π鍵，
故答案為：sp；3；2；
（4）O、Na元素按原子個(gè)數(shù)比為1：1形成的化合物是過氧化鈉，過氧化鈉中鈉離子和過氧根離子之間存在離子鍵、O和O原子之間存在非極性共價(jià)鍵，
故答案為：離子鍵和非極性共價(jià)鍵；
（5）Cu⁺與N元素的簡(jiǎn)單離子形成離子晶體，該晶胞中黑色球個(gè)數(shù)=12×$\frac{1}{4}$=3、白色球個(gè)數(shù)=8×$\frac{1}{8}$=1，則黑色球和變色球個(gè)數(shù)之比為3：1，根據(jù)化合價(jià)的代數(shù)和為0確定白色球表示的微粒，所以白色球表示N^3-，
故答案為：N^3-；
（6）設(shè)小球的半徑為r，每個(gè)面上處于對(duì)角線上的3個(gè)原子緊鄰，則晶胞棱長(zhǎng)=$\sqrt{\frac{（4r）^{2}}{2}}$=2$\sqrt{2}$r，晶胞體積=（2$\sqrt{2}$r）³，該晶胞中原子個(gè)數(shù)=8×$\frac{1}{8}$+6×$\frac{1}{2}$=4，四個(gè)原子體積=4×$\frac{4}{3}$πr³，空間利用率=$\frac{4×\frac{4}{3}π{r}^{3}}{（2\sqrt{2}r）^{3}}$=$\frac{\sqrt{2}π}{6}$，
故答案為：$\frac{\sqrt{2}π}{6}$．

點(diǎn)評(píng) 本題考查物質(zhì)結(jié)構(gòu)和性質(zhì)，為高頻考點(diǎn)，涉及晶胞計(jì)算、原子雜化類型判斷、化學(xué)鍵、微�？臻g構(gòu)型判斷等知識(shí)點(diǎn)，綜合性較強(qiáng)，明確物質(zhì)結(jié)構(gòu)、元素周期律等知識(shí)點(diǎn)是解本題關(guān)鍵，注意（6）中處于對(duì)角線上的原子緊鄰，往往很多學(xué)生認(rèn)為相鄰兩個(gè)頂點(diǎn)上的原子緊鄰而導(dǎo)致錯(cuò)誤．