Question

19．前36号元素A、B、C、D的核电荷数依次增大．第二周期元素A原子的核外成对电子数是未成对电子数的2倍，B原子的最外层p轨道的电子为半充满结构，C最外层电子数是电子层数的三倍．D是第四周期元素，其原子核外最外层电子数与氢原子相同，其余各层电子均全充满．请回答下列问题：
（1）A、B、C第一电离能由小到大的顺序为C＜O＜N；基态D原子的价电子排布式为3d¹⁰4s¹．
（2）BC₃^-的空间构型为平面三角形．
（3）1molAB^-中含有的π键数目为2N_A个．
（4）已知镧镍合金LaNi_n晶胞（结构如图）体积为9.0×10^-23cm³，储氢后形成LaNi_nH_3.5合金（晶胞体积不变，则n=5；氢在合金中的密度为0.065g/cm²（保留小数点后三位数字）．

Answer 1

分析 A、B、C、D都是前36号元素，它们的核电荷数依次增大，C最外层电子数是电子层数的三倍，原子只能有2个电子层，最外层电子数为6，故C是O元素；B原子的最外层p轨道的电子为半满结构，最外层电子排布为2s²2p³，故B为N元素；第二周期元素A原子的核外成对电子数是未成对电子数的2倍，故原子核外电子排布为1s²2s¹或1s²2s²2p²，结合（3）能与N元素形成阴离子（AN^-），故A为C元素；D是第四周期元素，其原子核外最外层电子数与氢原子相同，其余各层电子均充满，故D元素原子各层电子数分别为2、8、18、1，是29号Cu元素，据此解答．

解答 解：A、B、C、D都是前36号元素，它们的核电荷数依次增大，C最外层电子数是电子层数的三倍，原子只能有2个电子层，最外层电子数为6，故C是O元素；B原子的最外层p轨道的电子为半满结构，最外层电子排布为2s²2p³，故B为N元素；第二周期元素A原子的核外成对电子数是未成对电子数的2倍，故原子核外电子排布为1s²2s¹或1s²2s²2p²，结合（3）能与N元素形成阴离子（AN^-），故A为C元素；D是第四周期元素，其原子核外最外层电子数与氢原子相同，其余各层电子均充满，故D元素原子各层电子数分别为2、8、18、1，是29号Cu元素．
（1）C、N、O元素是同一周期元素，同一周期元素自左而右第一电离能呈增大趋势，但N元素原子2p能级是半满稳定状态，能量较低，第一电离能高于同周期相邻元素，故第一电离能C＜O＜N；
D的原子序数是29，为Cu元素，其原子核外电子排布式为：1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d¹⁰4s¹，价电子排布式为：3d¹⁰4s¹，
故答案为：C＜O＜N；3d¹⁰4s¹；
（2）NO₃^-中N原子形成3个δ键，孤电子对=$\frac{5+1-2×3}{2}$=0，则应为平面三角形，
故答案为：平面三角形；
（3）将CN^-中C原子及1个负电荷换成1个N原子，可得的等电子体N₂，等电子体结构相似，CN^-中形成C≡N三键，1个CN^-含有2个π键，故1mol CN^-中含有的π键个数为2N_A，
故答案为：2N_A；
（4）由晶胞结构可知，La原子处于顶点，晶胞中含有La原子数目为8×$\frac{1}{8}$=1，Ni原子处于晶胞内部与面上、面心，晶胞中Cu数目为1+4×$\frac{1}{2}$+4×$\frac{1}{2}$=5，故该合金中La和Ni的原子个数比为1：5，故n=5，
晶胞中拥有3.5个H原子，氢在合金中的密度为$\frac{\frac{3.5}{6.02×1{0}^{23}}g}{9.0×1{0}^{-23}c{m}^{3}}$=0.065g/cm³，
故答案为：5；0.065g/cm³．

点评 本题是对物质结构的考查，涉及电离能、分子构型、核外电子排布规律、等电子体原理应用、晶胞计算等知识点，是对物质结构知识的综合考查，侧重对知识迁移的运用、分析解决问题的能力考查，注意同一周期元素的第一电离能随着原子序数的增大而呈增大的趋势，但第IIA和第IIIA族、第VA族和第VIA族之间异常．