Question

【题目】[化学——选修3：物质结构与性质】

A、B、C、D、E为原子序数依次增大的五种元素，A的一种同位素可用于考古中测定生物的死亡年代； B与A同周期，其s能级电子数比p能级电子数多；C原子的最外层电子数是次外层的3倍；D与B同主族；E的原子序数为29。回答下列问题：

（1）五种元素中第一电离能最大的是 （填元素符号），其中D原子价电子排布图为 。

（2）元素B的简单气态氢化物的沸点 （填“高于”或“低于”）元素A的简单气态氢化物的沸点，其主要原因是 ； A的简单气态氢化物中心原子的杂化轨道类型为 。

（3）BC3-的立体构型为 ，与其互为等电子体的分子是 （写化学式）。

（4）EC在加热条件下容易转化为E2C，从原子结构的角度解释原因 ；E原子的外围电子排布式为 ，E晶体的堆积方式为 （填序号）

①简单立方堆积 ②体心立方堆积

③六方最密堆积 ④面心立方最密堆积

（5）硼与D可形成一种耐磨材料F，其结构与金刚石相似（如右图），可由硼的三溴化物和D的三溴化物于高温下在氢气的氛围中合成。写出合成F的化学方程式： 。F的晶胞边长为a pm，则该晶体密度的表达式为 g·cm-3。 (用含a、NA的式子表示，不必化简）。

Answer 1

【答案】（1）N

（2）高于 NH3分子间形成氢键，而CH4分子间没有氢键 sp3

（3）平面三角形 SO3、SeO3、BF3、BCl3等

（4）Cu2+价电子为3d9， 而Cu+价电子为3d10，处于全充满状态，能量低，稳定。

[Ar]3d104s1或1s22s22p63s23p63d104s1 ④

（5）Br3＋PBr3＋3H2BP＋6HBr

【解析】

试题分析：A、B、C、D、E为原子序数依次增大的五种元素，A的一种同位素可用于考古中测定生物的死亡年代，则A为碳元素； B与A同周期，其s能级电子数比p能级电子数多，原子核外电子数排布式为1s22s22p3，则B为N元素；C原子的最外层电子数是次外层的3倍，原子只能有2个电子层，最外层电子数为6，故C为O元素；D与B同主族，则D为P元素；E的原子序数为29，则E为Cu;（1）非金属性越强第一电离能越大，N元素原子2p能级为半满稳定状态，能量较低，第一电离能高于同周期相邻元素的，故N元素的第一电离能最大，D为P元素，原子价电子排布式为3s23p3，原子价电子排布图为 ；（2）元素A、B的简单气态氢化物分别为CH4、NH3，NH3分子之间存在氢键，沸点高于甲烷的，甲烷分子中C原子形成4个C-H将，没有孤对电子，故碳原子采取sp3杂化，故答案为：高于；NH3分子之间存在氢键；sp3；

（3）NO3-中N原子孤电子对数=(5+1-2×3)/2=0，价层电子对数=3+0=3，立体构型为平面三角形，与其互为等电子体的分子是SO3；

（4）Cu2+离子外围电子排布为3d9，而Cu+离子外围电子排布为3d10，为全满稳定状态，Cu2O更稳定，CuO在加热条件下容易转化为Cu2O，Cu原子的外围电子排布式为：3d104s1，Cu晶体的堆积方式为面心立方最密堆积，故答案为：Cu2+离子外围电子排布为3d9，而Cu+离子外围电子排布为3d10，为全满稳定状态，Cu2O更稳定；3d104s1；④；

（5）硼与P可形成一种耐磨材料F，其结构与金刚石相似（如图），则F为BP，可由硼的三溴化物和D的三溴化物于高温下在氢气的氛围中合成，合成F的化学方程式：BBr3+PBr3+3H2BP+6HBr，

金刚石晶胞中C原子数目为4+8×+6×=8，则晶胞中B、P原子数目均为4，晶胞质量为4×（11+31）/NAg，晶胞边长为a pm，则该晶体密度为4×（11+31）/NAg÷（a×10-10 cm）3=。