Question

 化学一一选修物质结构与性质
已知A、B、C、D都是元素周期表中前36号的元素，它们的原子序数依次增大．A原子核外部分电子排布式为：NsⁿNpⁿ；B原子核外2P轨道有3个未成对电子：C原子核外S能级电子总数和P能级电子总数相同，且P能级成对电子数等于未成对电子数：D原子核外M层全充满，N层只有1个电子．
请回答：
（1）B元素外围电子排布图为：______．
（2）A、B、C的第一电离能由大到小顺序为______，电负性由大到小顺序为______（用元素符号回答）．
（3）B和C两元素形成的阴离子BC^-₃中B的杂化类型为______，空间构型为______．
（4）与BC^-₃互为等电子体且含有A、C两元素的微粒是______．（写化学式）
（5）比较A、B的氢化物在水中溶解度大小并说明原因______．
（6）D元素基态原子电子排布______，该元素单质形成的晶体晶胞如图所示，则D元素单质的堆积方式为______，已知D原子半径为r，相对原子质量为Mr，则D元素单质的密度可表示为______．（用N_A表示阿伏加德罗常数）

Answer 1

A、B、C、D都是元素周期表中前36号的元素，它们的原子序数依次增大．B原子核外2P轨道有3个未成对电子，B原子的核外电子排布式为1s²2s²2p³，故B为氮元素；A原子核外部分电子排布式为：NsⁿNpⁿ，s能级只能容纳2个电子，所以为Ns²Np²，A原子序数小于氮元素，A为碳元素；C原子核外S能级电子总数和P能级电子总数相同，则C原子电子层数不大于3，C原子序数大于氮元素，P能级成对电子数等于未成对电子数，则p能级有4个电子，只有一种p能级，即C有2个电子层，核外电子排布式为1s²2s²2p⁴，故C为氧元素；D原子核外M层全充满，N层只有1个电子，D原子序数为29，故D为铜元素．
故A为碳元素、B为氮元素、C为氧元素、D为铜元素．
（1）B为氮元素，原子的核外电子排布式为1s²2s²2p³，所以外围电子排布图为2s²2p³．
故答案为：2s²2p³．
（2）A为碳元素、B为氮元素、C为氧元素，同周期自左而右，第一电离能呈增大趋势，但氮元素的2p能级为半满稳定状态，能量低，第一电离能高于同周期相邻元素第一电离能，所以第一电离能N＞O＞C；同周期自左而右，电负性增大，所以电负性O＞N＞C．
故答案为：N＞O＞C；O＞N＞C．
（3）B为氮元素、C为氧元素，B和C两元素形成的阴离子BC^-₃为NO^-₃，N原子杂化轨道数为

5+1

2

=3，采取sp²杂化，D原子最外层电子数全部参与成键，为平面三角形．
故答案为：sp²；平面三角形．
（4）A为碳元素、B为氮元素、C为氧元素，BC^-₃为NO₃^-，与NO₃^-互为等电子体且含有C、O两元素的微粒是CO₃^2-．
故答案为：CO₃^2-．
 （5）NH₃是极性分子，且NH₃与水分子形成氢键更易发生化学反应；CH₄是非极性分子，根据相似相溶原理可知溶解性NH₃＞CH₄．
故答案为：溶解性：NH₃＞CH₄，因为NH₃是极性分子，且NH₃与水分子形成氢键更易发生化学反应；CH₄是非极性分子，根据相似相溶原理可知溶解性NH₃＞CH₄．
（6）D为铜元素，元素基态原子电子排布为1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d¹⁰4s¹；由单质形成的晶体晶胞图可知，晶体为面方立方最密堆积；
D原子半径为r，令晶胞的棱长为x，则2x²=（4r）²，所以x=2

2

r，所以晶胞的体积V=（2

2

r）³=16

2

r³．晶胞中含有的铜原子数目为8×

1

8

+6×

1

2

=4，所以晶胞的质量为4×

Mr

NA

g，所以晶体的密度为

4× Mr NA

16 2 r3

=

Mr

4 2 r3

．
故答案为：1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d¹⁰4s¹；面方立方最密堆积；

Mr

4 2 r3

．