Question

【题目】A、 B、 C、 D、 E、 F 为前四周期元素且原子序数依次增大，其中基态 A 原子的电子分布在 3 个能级，且每个能级所含的电子数相同； C 的原子核外最外层有 6 个运动状态不同的电子； D 是短周期元素中电负性最小的元素； E 的最高价氧化物的水化物酸性最强； 基态 F 原子核外最外层只有一个电子， 其余能层均充满电子。 G 元素与 D 元素同主族，且相差 3 个周期。

（1）元素 A、 B、 C 的第一电离能由小到大的是____________________（用元素符号表示）。

（2）E的最高价含氧酸中 E 原子的杂化方式为_____________。 基态 E 原子中，核外电子占据最高能级的电子云轮廓形状为____________________________。

（3）F原子的外围电子排布式为_______________________， F 单质晶体中原子的堆积方式是下图中的_______（填写“甲”、 “乙”或“丙”） ，该晶体的空间利用率为_____________。（保留两位有效数字）

（4）已知元素 A、B形成的(AB)2分子中所有原子都满足 8电子稳定结构，则其分子中 σ键与 π键数目之比为__________。

（5）通常情况下， D 单质的熔沸点比 G 单质高，原因是_________________________。

（6）已知 DE 晶体的晶胞如下图所示：

若将 DE 晶胞中的所有 E 离子去掉，并将 D 离子全部换为 A 原子，再在其中的 4 个“小立方体”中心各放置一个A 原子，且这 4 个“小立方体”不相邻。位于“小立方体”中的 A 原子与最近的 4 个 A 原子以单键相连，由此表示 A的一种晶体的晶胞（已知 A—A 键的键长为a cm， NA表示阿伏加德罗常数），则该晶胞中含有_________个 A 原子，该晶体的密度是______________g·cm-3（列式表示） 。

Answer 1

【答案】 C sp3 哑铃型 3d104s1 丙 74% 3:4 Na、Cs处于同一主族，并都是金属晶体，同主族元素价电子数相同，从上到下，原子半径依次增大，金属键依次减弱，熔沸点降低 8

【解析】基态A原子的电子分布在3个能级，且每个能级所含的电子数相同，即1s22s22p2，则A为C元素，原子序数大于6，最外层有6个运动状态不同的电子，说明C为O元素，所以B为N元素，D是短周期元素中电负性最小的元素，即为Na元素，E的最高价氧化物的水化物酸性最强，即为Cl元素，基态F原子核外最外层只有一个电子，其余能层均充满电子，则其电子排布为[Ar]3d104s1，即29号元素Cu，G元素与Na元素同主族，且相差3个周期，则G为Cs元素。由此分析如下：

(1)同周期元素的第一电离能从左到右一般是依次增大的，但由于N元素最外层是半满状态，所以其电离能大于O元素的，因此C、N、O三种元素的第一电离能由小到大的是C<O<N；

(2)Cl元素形成的HClO4中Cl原子以sp3的杂化方式形成四个共价键，Cl原子占据最高能级为3p能级，其电子云轮廓形状为哑铃型（或纺缍体型）；

(3)Cu原子的外围电子排布式为 3d104s1，单质铜的晶体中原子的堆积方式为面心立方，即图丙，这种晶体的空间利用率为74%；

(4)由C、N形成的(CN)2分子的结构简式为NC—CN，其中含有3个σ单键和4个π键，所以 σ键与π键数目之比为3:4；

(5) Na、Cs都属于碱金属元素，最外电子数相同，但从上到下，随电子层数增多，原子半径增大，导致金属键减弱，因此单质的熔沸点降低；

(6)根据题目叙述，该晶胞中的C原子分布在棱的中点、体心和4个“小立方体”的中心，根据原子均滩法可得该晶胞中的C原子数=+1+4=8，其质量为 g ，根据A—A单键的键长可求得该晶胞的棱长为 cm，体积为，所以该晶胞的密度为 g/cm3。