Question

17．有A、B、C、D、E五種原子序數(shù)依次增大的元素（原子序數(shù)均小于30）．A的基態(tài)原子2p能級有3個單電子；C的基態(tài)原子2p能級有1個單電子；E的原子各內層均排滿，且最外層有成單電子；D與E同周期，價電子數(shù)為2．則：
（1）寫出基態(tài)E原子的價電子排布式3d¹⁰4s¹．
（2）1molA的單質分子中π鍵的個數(shù)為1.204×10²⁴．
（3）A、B、C三元素第一電離能由大到小的順序為F＞N＞O （用元素符號表示）．
（4）A的最簡單氫化物分子的空間構型為三角錐形．
（5）C和D形成的化合物的晶胞結構如圖，已知晶體的密度為ρg/cm³，阿伏加德羅常數(shù)為N_A，求晶胞邊長a=$\root{3}{\frac{312}{ρ•{N}_{A}}}$cm．（用含隊ρ、N_A的計算式表示）

Answer 1

分析 有A、B、C、D、E五種原子序數(shù)依次增大的元素（原子序數(shù)均小于30），A的基態(tài)原子2p能級有3個單電子，原子核外電子排布為1s²2s²2p³，則A是N元素；C的基態(tài)原子2p能級有1個單電子，且C的原子序數(shù)大于A，其原子核外電子排布為1s²2s²2p⁵，所以C是F元素，結合原子序數(shù)可推知B是O元素；E原子核外有成單電子，其次外層有3個能級且均排滿電子，且原子序數(shù)小于30，則E處于第四周期，其基態(tài)原子的價電子排布式[Ar]3d¹⁰4s¹，則E是Cu元素；D與E同周期，價電子數(shù)為2，則D是Ca元素，據(jù)此解答．

解答 解：有A、B、C、D、E五種原子序數(shù)依次增大的元素（原子序數(shù)均小于30），A的基態(tài)原子2p能級有3個單電子，原子核外電子排布為1s²2s²2p³，則A是N元素；C的基態(tài)原子2p能級有1個單電子，且C的原子序數(shù)大于A，其原子核外電子排布為1s²2s²2p⁵，所以C是F元素，結合原子序數(shù)可推知B是O元素；E原子核外有成單電子，其次外層有3個能級且均排滿電子，且原子序數(shù)小于30，則E處于第四周期，其基態(tài)原子的價電子排布式[Ar]3d¹⁰4s¹，則E是Cu元素；D與E同周期，價電子數(shù)為2，則D是Ca元素，
（1）E是銅元素，根據(jù)構造原理知，其基態(tài)原子的價電子排布式[Ar]3d¹⁰4s¹，故基態(tài)Cu原子的價電子排布式為：3d¹⁰4s¹，
故答案為：3d¹⁰4s¹；
（2）氮氣的結構式為：N≡N，所以氮氣分子中含有一個σ鍵兩個π鍵，1molA的單質分子中π鍵的個數(shù)為：1.204×10²⁴，
故答案為：1.204×10²⁴；
（3）同一周期中，元素的第一電離能隨著原子序數(shù)的增大呈增大趨勢，但N元素2p能級容納3個電子，處于半滿穩(wěn)定狀態(tài)，能量較低，第一電離能大于同周期相鄰元素，素第一電離能由大到小的順序為：F＞N＞O，
故答案為：F＞N＞O；
（4）N元素的簡單氫化物是氨氣，NH₃分子中氮原子價層電子對=3+$\frac{5-1×3}{2}$=4，且含有一個孤電子對，所以分子空間構型是三角錐形，
故答案為：三角錐形；
（5）F和Ca形成的化合物為CaF₂，由晶胞結構可知，晶胞中白色球數(shù)目=8、黑色球數(shù)目=8×$\frac{1}{8}$+6×$\frac{1}{2}$=4，白色球為F、黑色球為Ca，則晶胞質量=4×$\frac{78g}{{N}_{A}}$=$\frac{312}{{N}_{A}}$g，晶胞的體積=$\frac{\frac{312}{{N}_{A}}g}{ρg•c{m}^{-3}}$=$\frac{312}{ρ•{N}_{A}}$cm³，故晶胞邊長為：a=$\root{3}{\frac{312}{ρ•{N}_{A}}}$cm，
故答案為：$\root{3}{\frac{312}{ρ•{N}_{A}}}$．

點評 本題考查晶胞計算，涉及核外電子排布、分子空間構型、化學鍵、雜化方式、電離能、晶胞計算等，都是考試熱點，注意第一電離能的變化趨勢及異�，F(xiàn)象，為易錯點．