Question

有a、b、c、d、f五种前四周期元素，原子序数依次增大，a、b、c三种元素的基态原子具有相同的能层和能级，第一电离能I₁(a)<I₁(c)<I₁(b)且其中基态b原子的2p轨道处半充满状态，已知bc₂⁺与ac₂互为等电子体，d为周期表前四周期中电负性最小的元素，f的原子序数为29。请回答下列问题。(如需表示具体元素请用相应的元素符号)
（1）写出bc₂⁺的电子式__________，基态f原子的核外电子排布式为___________。
（2）b的简单氢化物极易溶于c的简单氢化物，其主要原因是                 。

（3）化合物甲由c、d两种元素组成，其晶胞如甲图，甲的化学式___________。
（4）化合物乙的部分结构如乙图，乙由a、b两元素组成，硬度超过金刚石。①乙的晶体类型为________________________，其硬度超过金刚石的原因是_________________________。
②乙的晶体中a、b两种元素原子的杂化方式均为___________________。

Answer 1

（1）［］⁺       1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d¹⁰4s¹
（2）两种氢化物都是极性分子，分子间都能形成氢键     （3）KO₂      
（4）①原子晶体  C—N键的键长小于C—C键，C—N键的键能大于C—C键  ②sp³杂化

试题分析：基态b原子的2p轨道处半充满状态，则b原子的电子排布为1s²2s²2p³，b元素为N元素，a、b、c三种元素的基态原子具有相同的能层和能级，第一电离能I₁(a)<I₁(c)<I₁(b)，bc₂⁺与ac₂互为等电子体，说明b原子电子数比a原子数多1个，则a为C元素，c为O元素，d为周期表前四周期中电负性最小的元素，则d为K元素，f的原子序数为29，则f为Cu元素。
（1）bc₂⁺为NO₂⁺，与ac₂即CO₂互为等电子体，所以N原子分别与O原子形成双键，所以bc₂⁺电子式为：［］⁺；Cu原子核外电子数为29，所以核外电子排布式为：1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d¹⁰4s¹
（2）b的简单氢化物极易溶于c的简单氢化物，即NH₃极易溶于H₂O，是因为NH₃与H₂O都是极性分子，分子间都能形成氢键。
（3）根据甲的晶胞示意图可以看出K位于8个顶点和6个面的面心，所以1个晶胞含K：8×1/8+6×1/2=4，两个O原子形成的原子团位于晶胞的12个棱的中心和体心，则数目为：12×1/4+1=4，所以甲的化学式为：KO₂
（4）①因为乙的硬度超过金刚石，所以乙的晶体类型为原子晶体；乙是由C、N两元素组成，晶体内共价键为C—N键，金刚石内共价键为C—C键，因为C—N键的键长小于C—C键，C—N键的键能大于C—C键，所以硬度超过金刚石。
②因为乙晶体结构类似金刚石，C、N原子都形成4个共价键，所以C、N原子的杂化方式均为sp³杂化。