Question

【題目】有原子序數(shù)依次增大的A、B、C、D、E五種前四周期元素，B元素原子有三個(gè)能級(jí)，且每個(gè)能級(jí)上的電子數(shù)相等；C原子的p軌道處于半充滿(mǎn)狀態(tài)，D的單質(zhì)是空氣的主要成分之一，其質(zhì)子數(shù)為A與C之和；E在周期表中位于ds區(qū)，且與D可形成化學(xué)式為E2D或ED的二元化合物。請(qǐng)回答下列問(wèn)題：

(1)E元素基態(tài)原子的M能層中具有_____個(gè)能級(jí)，該元素的常見(jiàn)化合價(jià)有多種，其中E+的簡(jiǎn)化電子排布式為__________。

A．[Ar]3d104s1 B．[Ar]3d10 C．[Ar]3d94s1 D．[Ar]3d84s2

(2)元素C和D的原子的第一電離能較大的為__________(填元素符號(hào))，其原因是____________________；C與A可形成一種常見(jiàn)的氣態(tài)化合物，該化合物的空間構(gòu)型為____________________，其中C原子的雜化軌道類(lèi)型為____________________。

(3)C2在日常生活及工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)等領(lǐng)域用途非常廣泛，其分子結(jié)構(gòu)中σ鍵和π鍵數(shù)目之比是_______；C2D與BD2互為__________(填“等電子體”或“非等電子體”)，其理由是____________________。

(4)在E催化下，分子式為BA4D的化合物可被氧化為分子式為BA2D的化合物，則BA2D分子中鍵角約為__________；BA4D和BA2D兩化合物均易溶于水，是由于與水分子間形成了__________鍵的緣故。

(5)元素E的單質(zhì)晶體在不同溫度下可有兩種堆積方式，晶胞分別如圖a和b所示，則其面心立方堆積的晶胞與體心立方堆積的晶胞中實(shí)際含有的E原子的個(gè)數(shù)之比為__________；元素B的單質(zhì)晶體結(jié)構(gòu)有多種，其中一種硬度很大，結(jié)構(gòu)如下圖，則該單質(zhì)晶體的熔點(diǎn)_______E單質(zhì)晶體的熔點(diǎn)(填“高于”或“低于”)；若B單質(zhì)的原子(如圖中A、B兩原子)在體對(duì)角線(xiàn)上外切，晶胞參數(shù)為a，則該晶體的空間利用率約為__________。(百分?jǐn)?shù)表示，取兩位有效數(shù)字)(已知=1.732)

Answer 1

【答案】3 B N N原子的2p軌道為半充滿(mǎn)的穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，較難失電子，故其第一電離能較大 三角錐形 sp3雜化 1:2 等電子體 二者的價(jià)電子總數(shù)和原子總數(shù)相等 120。 氫 2:1 高于 34%

【解析】

A、B、C、D、E為原子序數(shù)依次增大的五種前四周期元素，B元素原子有三個(gè)能級(jí)，且每個(gè)能級(jí)上的電子數(shù)相等，則B元素原子的核外電子排布為1s22s22p2，則B原子核外共6個(gè)電子，為C元素；C原子的p軌道處于半充滿(mǎn)狀態(tài)，則C為N元素或P元素或As元素，D的單質(zhì)是空氣的主要成分之一，則D為N元素或O元素，又D的質(zhì)子數(shù)為A與C之和，則A為H元素，C為N元素，D為O元素；E在周期表中位于ds區(qū)，且與D可形成化學(xué)式為E2D或ED的二元化合物，則E為Cu元素，其與O形成化合物Cu2O或CuO，據(jù)此分析解答。

由以上分析知，A為H元素，B為C元素，C為N元素，D為O元素，E為Cu元素，

(1)E為Cu元素，其為29號(hào)元素，根據(jù)構(gòu)造原理可寫(xiě)出其電子排布式為1s22s22p63s23p63d104s1，則Cu元素基態(tài)原子的M能層中具有3個(gè)能級(jí)，其中Cu+的簡(jiǎn)化電子排布式為[Ar]3d10，故答案為：3；B；

(2)C為N元素，D為O元素，由于N原子的2p軌道為半充滿(mǎn)的穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，較難失電子，故N原子的第一電離能較大；A為H元素，C與A可形成NH3分子，中心原子N原子形成3個(gè)σ鍵，孤電子對(duì)數(shù)為，則N原子的價(jià)層電子對(duì)數(shù)為4，則NH3分子的空間構(gòu)型為三角錐形，其中N原子的雜化軌道類(lèi)型為sp3雜化，故答案為：N；N原子的2p軌道為半充滿(mǎn)的穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，較難失電子，故其第一電離能較大；三角錐形；sp3雜化；

(3)C2為N2分子，其分子結(jié)構(gòu)為，故其σ鍵和π鍵數(shù)目之比是1:2；C2D為N2O，BD2為CO2，二者的價(jià)電子總數(shù)和原子總數(shù)相等，故它們互為等電子體，故答案為：1:2；等電子體；二者的價(jià)電子總數(shù)和原子總數(shù)相等；

(4)BA4D為CH4O，BA2D為CH2O，在Cu的催化下，分子式為CH4O的化合物可被氧化為分子式為CH2O的化合物，則CH4O為甲醇，CH2O為甲醛，其結(jié)構(gòu)式為，中心原子C原子采取sp2雜化，則CH2O分子中鍵角約為120。；甲醇和甲醛兩化合物均易溶于水，是由于與水分子間形成了氫鍵的緣故，故答案為：120。；氫；

(5)元素E的單質(zhì)晶體在不同溫度下可有兩種堆積方式，晶胞分別如圖a和b所示，則其面心立方堆積的晶胞中所含銅原子的個(gè)數(shù)為，體心立方堆積的晶胞中所含銅原子的個(gè)數(shù)為，則二者實(shí)際含有的Cu原子的個(gè)數(shù)之比為1:2；C元素的該種單質(zhì)晶體硬度很大，且具有如圖所示的結(jié)構(gòu)，則該晶體為金剛石，其為原子晶體，其熔點(diǎn)比Cu單質(zhì)晶體的熔點(diǎn)高；金剛石中C原子(如圖中A、B兩原子)在體對(duì)角線(xiàn)上外切，設(shè)碳原子的半徑為r，則可得，解得，則該晶體的空間利用率約為，故答案為：2:1；高于；34%。