Question

【题目】有原子序数依次增大的A、B、C、D、E五种前四周期元素，B元素原子有三个能级，且每个能级上的电子数相等；C原子的p轨道处于半充满状态，D的单质是空气的主要成分之一，其质子数为A与C之和；E在周期表中位于ds区，且与D可形成化学式为E2D或ED的二元化合物。请回答下列问题：

(1)E元素基态原子的M能层中具有_____个能级，该元素的常见化合价有多种，其中E+的简化电子排布式为__________。

A．[Ar]3d104s1 B．[Ar]3d10 C．[Ar]3d94s1 D．[Ar]3d84s2

(2)元素C和D的原子的第一电离能较大的为__________(填元素符号)，其原因是____________________；C与A可形成一种常见的气态化合物，该化合物的空间构型为____________________，其中C原子的杂化轨道类型为____________________。

(3)C2在日常生活及工农业生产等领域用途非常广泛，其分子结构中σ键和π键数目之比是_______；C2D与BD2互为__________(填“等电子体”或“非等电子体”)，其理由是____________________。

(4)在E催化下，分子式为BA4D的化合物可被氧化为分子式为BA2D的化合物，则BA2D分子中键角约为__________；BA4D和BA2D两化合物均易溶于水，是由于与水分子间形成了__________键的缘故。

(5)元素E的单质晶体在不同温度下可有两种堆积方式，晶胞分别如图a和b所示，则其面心立方堆积的晶胞与体心立方堆积的晶胞中实际含有的E原子的个数之比为__________；元素B的单质晶体结构有多种，其中一种硬度很大，结构如下图，则该单质晶体的熔点_______E单质晶体的熔点(填“高于”或“低于”)；若B单质的原子(如图中A、B两原子)在体对角线上外切，晶胞参数为a，则该晶体的空间利用率约为__________。(百分数表示，取两位有效数字)(已知=1.732)

Answer 1

【答案】3 B N N原子的2p轨道为半充满的稳定结构，较难失电子，故其第一电离能较大 三角锥形 sp3杂化 1:2 等电子体 二者的价电子总数和原子总数相等 120。 氢 2:1 高于 34%

【解析】

A、B、C、D、E为原子序数依次增大的五种前四周期元素，B元素原子有三个能级，且每个能级上的电子数相等，则B元素原子的核外电子排布为1s22s22p2，则B原子核外共6个电子，为C元素；C原子的p轨道处于半充满状态，则C为N元素或P元素或As元素，D的单质是空气的主要成分之一，则D为N元素或O元素，又D的质子数为A与C之和，则A为H元素，C为N元素，D为O元素；E在周期表中位于ds区，且与D可形成化学式为E2D或ED的二元化合物，则E为Cu元素，其与O形成化合物Cu2O或CuO，据此分析解答。

由以上分析知，A为H元素，B为C元素，C为N元素，D为O元素，E为Cu元素，

(1)E为Cu元素，其为29号元素，根据构造原理可写出其电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s1，则Cu元素基态原子的M能层中具有3个能级，其中Cu+的简化电子排布式为[Ar]3d10，故答案为：3；B；

(2)C为N元素，D为O元素，由于N原子的2p轨道为半充满的稳定结构，较难失电子，故N原子的第一电离能较大；A为H元素，C与A可形成NH3分子，中心原子N原子形成3个σ键，孤电子对数为，则N原子的价层电子对数为4，则NH3分子的空间构型为三角锥形，其中N原子的杂化轨道类型为sp3杂化，故答案为：N；N原子的2p轨道为半充满的稳定结构，较难失电子，故其第一电离能较大；三角锥形；sp3杂化；

(3)C2为N2分子，其分子结构为，故其σ键和π键数目之比是1:2；C2D为N2O，BD2为CO2，二者的价电子总数和原子总数相等，故它们互为等电子体，故答案为：1:2；等电子体；二者的价电子总数和原子总数相等；

(4)BA4D为CH4O，BA2D为CH2O，在Cu的催化下，分子式为CH4O的化合物可被氧化为分子式为CH2O的化合物，则CH4O为甲醇，CH2O为甲醛，其结构式为，中心原子C原子采取sp2杂化，则CH2O分子中键角约为120。；甲醇和甲醛两化合物均易溶于水，是由于与水分子间形成了氢键的缘故，故答案为：120。；氢；

(5)元素E的单质晶体在不同温度下可有两种堆积方式，晶胞分别如图a和b所示，则其面心立方堆积的晶胞中所含铜原子的个数为，体心立方堆积的晶胞中所含铜原子的个数为，则二者实际含有的Cu原子的个数之比为1:2；C元素的该种单质晶体硬度很大，且具有如图所示的结构，则该晶体为金刚石，其为原子晶体，其熔点比Cu单质晶体的熔点高；金刚石中C原子(如图中A、B两原子)在体对角线上外切，设碳原子的半径为r，则可得，解得，则该晶体的空间利用率约为，故答案为：2:1；高于；34%。