Question

8．A、B、C、D、E五種周期表中前四周期的元素，它們的核電荷數(shù)依次增大．A的最髙正價(jià)與最低負(fù)價(jià)的絕對(duì)值相等，B的基態(tài)原子有三種不同的能級(jí)，且每種能級(jí)上所含電子數(shù)相同，D原子最外層電子數(shù)是其周期序數(shù)的3倍，E的基態(tài)原子中電子占據(jù)了15種不同的原子軌道，且只有一個(gè)未成對(duì)電子．回答下列問(wèn)題：
 （1）D元素的原子核外有8種不同運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的電子．
（2）B、C、D三種元素的笫一電離能中最大的是N（填元素符號(hào)），原因是N原子價(jià)電子排布式為2s²2p³，2p能級(jí)處于半充滿狀態(tài)，能量較低，不易失去電子．
（3）下列關(guān)于B₂A₂分子和A₂D₂分子的說(shuō)法正確的是AD
A．分子中σ鍵數(shù)目均為3
B．中心原子都是sp雜化
C．都是含有極性鍵和非極性鍵的非極性分子
D．B₂A₂分子的沸點(diǎn)明顯低于A₂D₂分子
（4）由A、B、C、D四種元素形成的某種離子化合物，其原子個(gè)數(shù)比為4：1：2：1，科學(xué)家利用此離子化合物第一次合成了有機(jī)物，請(qǐng)根據(jù)等電子體原理寫(xiě)出該離子化合物的電子式或．
（5）E元素的價(jià)電子排布圖為．A、B元素形成的最簡(jiǎn)單的化合物不能與E²⁺形成配合物的原因是CH₄不能提供孤對(duì)電子．
（6）E的晶體堆積方式為面心立方最密堆積，配位數(shù)為12，若E的原子半徑為r，列式并計(jì)算E晶體的空間利用率為．

Answer 1

分析 由題干條件可知，A為氫元素、B為碳元素、C為氮元素、D為氧元素、E為銅元素；
（1）D為O，核外有8種運(yùn)動(dòng)狀態(tài)不同的電子；
（2）C、N、O三種元素第一電離能最大的是N，因?yàn)镹原子價(jià)電子排布式為2s²2p³，2p能級(jí)處于半充滿狀態(tài)，能量較低，不易失去電子；
（3）共價(jià)單鍵為σ鍵，共價(jià)雙鍵中一個(gè)是σ鍵一個(gè)是π鍵，共價(jià)三鍵中一個(gè)是σ鍵兩個(gè)是π鍵，根據(jù)兩種物質(zhì)的結(jié)構(gòu)式和空間構(gòu)型可判斷A、B、C，D選項(xiàng)可根據(jù)二者在常溫下的狀態(tài)比較得出；
（4）等電子體的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)相似；
（5）配合物的形成條件是中心原子提供空軌道，配位原子提供孤對(duì)電子；
（6）Cu晶體的堆積方式是面心立方最密堆積，所以配位數(shù)是12；由教材面心立方最密堆積圖可進(jìn)行相關(guān)計(jì)算．

解答 解：B的基態(tài)原子有三種不同的能級(jí)，且每種能級(jí)上所含電子數(shù)相同，可推知為碳元素；A的最髙正價(jià)與最低負(fù)價(jià)的絕對(duì)值相等，且核電荷數(shù)比碳的小推知是氫元素；D原子最外層電子數(shù)是其周期序數(shù)的3倍推知為氧元素；那么C的核電核數(shù)位于B、D之間，只能是氮元素；E的基態(tài)原子中電子占據(jù)了15種不同的原子軌道，且只有一個(gè)未成對(duì)電子，電子排布式為1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d¹⁰4s¹為銅元素；
（1）D為O，核外有8種運(yùn)動(dòng)狀態(tài)不同的電子8，故答案為：8
（2）同周期自左而右第一電離能呈增大趨勢(shì)，N元素原子2p能級(jí)容納3個(gè)電子，為半滿穩(wěn)定狀態(tài)，能量較低，第一電離能高于同周期相鄰元素，
故答案為：N；N原子價(jià)電子排布式為2s²2p³，2p能級(jí)處于半充滿狀態(tài)，能量較低，不易失去電子
（3）A．H₂O₂的結(jié)構(gòu)式H-O-O-H，只存在共價(jià)單鍵，3個(gè)σ鍵，C₂H₂的結(jié)構(gòu)式為H-C≡C-H，3個(gè)σ鍵，說(shuō)法正確；
B．H₂O₂中O原子雜化軌道數(shù)=δ鍵數(shù)+孤對(duì)電子對(duì)數(shù)=2+2=4，所以采取sp³雜化；根據(jù)A選項(xiàng)中乙炔的結(jié)構(gòu)，每個(gè)碳原子價(jià)層電子對(duì)個(gè)數(shù)是2且不含孤電子對(duì)，所以C原子采用sp雜化，說(shuō)法錯(cuò)誤；
C．H₂O₂的空間構(gòu)型是二面角結(jié)構(gòu)，兩個(gè)H原子猶如在半展開(kāi)的書(shū)的兩面紙上并有一定夾角，為極性分子，C₂H₂空間構(gòu)型為直線形，為非極性分子，說(shuō)法錯(cuò)誤；
D．H₂O₂通常呈液態(tài)，C₂H₂通常呈氣態(tài)，前者沸點(diǎn)明顯高于后者，說(shuō)法正確；
故答案選：AD
（4）由H、C、N、O四種元素形成的某種離子化合物，其原子個(gè)數(shù)比為4：1：2：1，該化合物為NH₄CNO，
CNO^-離子與CO₂等電子體，二者結(jié)構(gòu)相似，則NH₄CNO的電子式為或；
故答案為：或
（5）Cu的價(jià)電子排布式是3d¹⁰4s¹，價(jià)層電子排布圖為；根據(jù)配合物的形成條件，CH₄不能提供孤對(duì)電子，故不能與Cu²⁺形成配合物；
故答案為：；CH₄不能提供孤對(duì)電子
（6）Cu晶體的堆積方式是面心立方最密堆積，所以配位數(shù)是12；由教材面心立方最密堆積圖可知，立方體的面的對(duì)角線長(zhǎng)是4r，所以立方體的棱長(zhǎng)a=2$\sqrt{2}$r，1個(gè)Cu的體積是$\frac{4}{3}$πr³，晶胞中Cu原子的個(gè)數(shù)是4個(gè)，所以晶體的空間利用率為4×$\frac{4}{3}$πr³/a³=
故答案為：面心立方最密堆積；  12；  ．

點(diǎn)評(píng) 本題屬于選修3的內(nèi)容，考查了物質(zhì)結(jié)構(gòu)的相關(guān)知識(shí)，比較基礎(chǔ)．