Question

已知A、B、D、E、F五种元素的原子序数依次增大，其中A原子所处的周期数、族序数都与其原子序数相等；B原子s轨道电子数是p轨道电子数的2倍；D原子中未成对电子数是同周期元素中最多的；E原子L层上有2对成对电子；F原子核外共有21个电子．
请回答下列问题：
（1）写出F元素基态原子的电子排布式为______．
F单质的晶体具有体心立方结构，则在该晶体的一个晶胞中，含有的原子数是______．
（2）B、D、E三种元素的第一电离能最大的是______（填元素符号），
（3）B与D原子结合形成的晶体目前是世界上最硬的材料，晶体结构类似金刚石，但硬度超过了金刚石，其原因是______．
该晶体中任一原子的配位数比E单质晶体中分子的配位数要______．

Answer 1

【答案】分析：本题根据21元素，确定为钪元素，根据元素周期表推断其核外电子排布，体心立方晶体的结构及晶胞中原子数的计算方法；碳、氮、氧、第一电离能的判断；氮原子半径小于碳，氮碳形成的共价键键长比碳碳键更短，键能更大等知识点来解题．
解答：解：A原子所处的周期数、族序数都与其原子序数相等，故A为氢；B原子s轨道电子数是p轨道电子数的2倍，故B为碳元素；E原子L层上有2对成对电子，故E为氧；A、B、D、E、F五种元素的原子序数依次增大，D原子中未成对电子数是同周期元素中最多的，故D为N，三个单电子；F原子核外共有21个电子，故F为钪；
（1）F为21号元素，核外电子数为21，核外电子排布为1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d¹4s²； 体心立方即体心位置有一个钪原子，上下八个顶点各一个，单位晶胞原子数为1+8×=2 个； 
故答案为：1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d¹4s²； 2；  
（2）B为C，D为N，E为O，一般来说，核外电子的最外层电子数越多，第一电离能越大，但是氮的p轨道为半充满结构，比较稳定，而氧失去一个电子后形成半充满结构，故氮的第一电离能大于氧的第一电离能，故N的第一电离能最大；
故答案为：N；
（3）B为C，D为N，氮原子半径小于碳，氮碳形成的共价键键长更短，键能更大；氮碳晶体结构类似金刚石，故其原子的配位数为4，而固体氧晶体的结构有多种，配位数大于四，故氮碳晶体的配位数小于氧晶体．
故答案为：氮原子半径小于碳，氮碳形成的共价键键长更短，键能更大；小；
点评：本题考查了元素钪的核外电子排布，体心立方晶胞，第一电离能大小比较，键能大小判断的依据等知识点．