Question

8．A、B、C、D、E五种周期表中前四周期的元素，它们的核电荷数依次增大．A的最髙正价与最低负价的绝对值相等，B的基态原子有三种不同的能级，且每种能级上所含电子数相同，D原子最外层电子数是其周期序数的3倍，E的基态原子中电子占据了15种不同的原子轨道，且只有一个未成对电子．回答下列问题：
 （1）D元素的原子核外有8种不同运动状态的电子．
（2）B、C、D三种元素的笫一电离能中最大的是N（填元素符号），原因是N原子价电子排布式为2s²2p³，2p能级处于半充满状态，能量较低，不易失去电子．
（3）下列关于B₂A₂分子和A₂D₂分子的说法正确的是AD
A．分子中σ键数目均为3
B．中心原子都是sp杂化
C．都是含有极性键和非极性键的非极性分子
D．B₂A₂分子的沸点明显低于A₂D₂分子
（4）由A、B、C、D四种元素形成的某种离子化合物，其原子个数比为4：1：2：1，科学家利用此离子化合物第一次合成了有机物，请根据等电子体原理写出该离子化合物的电子式或．
（5）E元素的价电子排布图为．A、B元素形成的最简单的化合物不能与E²⁺形成配合物的原因是CH₄不能提供孤对电子．
（6）E的晶体堆积方式为面心立方最密堆积，配位数为12，若E的原子半径为r，列式并计算E晶体的空间利用率为．

Answer 1

分析 由题干条件可知，A为氢元素、B为碳元素、C为氮元素、D为氧元素、E为铜元素；
（1）D为O，核外有8种运动状态不同的电子；
（2）C、N、O三种元素第一电离能最大的是N，因为N原子价电子排布式为2s²2p³，2p能级处于半充满状态，能量较低，不易失去电子；
（3）共价单键为σ键，共价双键中一个是σ键一个是π键，共价三键中一个是σ键两个是π键，根据两种物质的结构式和空间构型可判断A、B、C，D选项可根据二者在常温下的状态比较得出；
（4）等电子体的结构和性质相似；
（5）配合物的形成条件是中心原子提供空轨道，配位原子提供孤对电子；
（6）Cu晶体的堆积方式是面心立方最密堆积，所以配位数是12；由教材面心立方最密堆积图可进行相关计算．

解答 解：B的基态原子有三种不同的能级，且每种能级上所含电子数相同，可推知为碳元素；A的最髙正价与最低负价的绝对值相等，且核电荷数比碳的小推知是氢元素；D原子最外层电子数是其周期序数的3倍推知为氧元素；那么C的核电核数位于B、D之间，只能是氮元素；E的基态原子中电子占据了15种不同的原子轨道，且只有一个未成对电子，电子排布式为1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d¹⁰4s¹为铜元素；
（1）D为O，核外有8种运动状态不同的电子8，故答案为：8
（2）同周期自左而右第一电离能呈增大趋势，N元素原子2p能级容纳3个电子，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，
故答案为：N；N原子价电子排布式为2s²2p³，2p能级处于半充满状态，能量较低，不易失去电子
（3）A．H₂O₂的结构式H-O-O-H，只存在共价单键，3个σ键，C₂H₂的结构式为H-C≡C-H，3个σ键，说法正确；
B．H₂O₂中O原子杂化轨道数=δ键数+孤对电子对数=2+2=4，所以采取sp³杂化；根据A选项中乙炔的结构，每个碳原子价层电子对个数是2且不含孤电子对，所以C原子采用sp杂化，说法错误；
C．H₂O₂的空间构型是二面角结构，两个H原子犹如在半展开的书的两面纸上并有一定夹角，为极性分子，C₂H₂空间构型为直线形，为非极性分子，说法错误；
D．H₂O₂通常呈液态，C₂H₂通常呈气态，前者沸点明显高于后者，说法正确；
故答案选：AD
（4）由H、C、N、O四种元素形成的某种离子化合物，其原子个数比为4：1：2：1，该化合物为NH₄CNO，
CNO^-离子与CO₂等电子体，二者结构相似，则NH₄CNO的电子式为或；
故答案为：或
（5）Cu的价电子排布式是3d¹⁰4s¹，价层电子排布图为；根据配合物的形成条件，CH₄不能提供孤对电子，故不能与Cu²⁺形成配合物；
故答案为：；CH₄不能提供孤对电子
（6）Cu晶体的堆积方式是面心立方最密堆积，所以配位数是12；由教材面心立方最密堆积图可知，立方体的面的对角线长是4r，所以立方体的棱长a=2$\sqrt{2}$r，1个Cu的体积是$\frac{4}{3}$πr³，晶胞中Cu原子的个数是4个，所以晶体的空间利用率为4×$\frac{4}{3}$πr³/a³=
故答案为：面心立方最密堆积；  12；  ．

点评 本题属于选修3的内容，考查了物质结构的相关知识，比较基础．