Question

【題目】A、 B、 C、 D、 E、 F 為前四周期元素且原子序數(shù)依次增大，其中基態(tài) A 原子的電子分布在 3 個(gè)能級(jí)，且每個(gè)能級(jí)所含的電子數(shù)相同； C 的原子核外最外層有 6 個(gè)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)不同的電子； D 是短周期元素中電負(fù)性最小的元素； E 的最高價(jià)氧化物的水化物酸性最強(qiáng)； 基態(tài) F 原子核外最外層只有一個(gè)電子， 其余能層均充滿(mǎn)電子。 G 元素與 D 元素同主族，且相差 3 個(gè)周期。

（1）元素 A、 B、 C 的第一電離能由小到大的是____________________（用元素符號(hào)表示）。

（2）E的最高價(jià)含氧酸中 E 原子的雜化方式為_____________。 基態(tài) E 原子中，核外電子占據(jù)最高能級(jí)的電子云輪廓形狀為____________________________。

（3）F原子的外圍電子排布式為_______________________， F 單質(zhì)晶體中原子的堆積方式是下圖中的_______（填寫(xiě)“甲”、 “乙”或“丙”） ，該晶體的空間利用率為_____________。（保留兩位有效數(shù)字）

（4）已知元素 A、B形成的(AB)2分子中所有原子都滿(mǎn)足 8電子穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，則其分子中 σ鍵與 π鍵數(shù)目之比為__________。

（5）通常情況下， D 單質(zhì)的熔沸點(diǎn)比 G 單質(zhì)高，原因是_________________________。

（6）已知 DE 晶體的晶胞如下圖所示：

若將 DE 晶胞中的所有 E 離子去掉，并將 D 離子全部換為 A 原子，再在其中的 4 個(gè)“小立方體”中心各放置一個(gè)A 原子，且這 4 個(gè)“小立方體”不相鄰。位于“小立方體”中的 A 原子與最近的 4 個(gè) A 原子以單鍵相連，由此表示 A的一種晶體的晶胞（已知 A—A 鍵的鍵長(zhǎng)為a cm， NA表示阿伏加德羅常數(shù)），則該晶胞中含有_________個(gè) A 原子，該晶體的密度是______________g·cm-3（列式表示） 。

Answer 1

【答案】 C sp3 啞鈴型 3d104s1 丙 74% 3:4 Na、Cs處于同一主族，并都是金屬晶體，同主族元素價(jià)電子數(shù)相同，從上到下，原子半徑依次增大，金屬鍵依次減弱，熔沸點(diǎn)降低 8

【解析】基態(tài)A原子的電子分布在3個(gè)能級(jí)，且每個(gè)能級(jí)所含的電子數(shù)相同，即1s22s22p2，則A為C元素，原子序數(shù)大于6，最外層有6個(gè)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)不同的電子，說(shuō)明C為O元素，所以B為N元素，D是短周期元素中電負(fù)性最小的元素，即為Na元素，E的最高價(jià)氧化物的水化物酸性最強(qiáng)，即為Cl元素，基態(tài)F原子核外最外層只有一個(gè)電子，其余能層均充滿(mǎn)電子，則其電子排布為[Ar]3d104s1，即29號(hào)元素Cu，G元素與Na元素同主族，且相差3個(gè)周期，則G為Cs元素。由此分析如下：

(1)同周期元素的第一電離能從左到右一般是依次增大的，但由于N元素最外層是半滿(mǎn)狀態(tài)，所以其電離能大于O元素的，因此C、N、O三種元素的第一電離能由小到大的是C<O<N；

(2)Cl元素形成的HClO4中Cl原子以sp3的雜化方式形成四個(gè)共價(jià)鍵，Cl原子占據(jù)最高能級(jí)為3p能級(jí)，其電子云輪廓形狀為啞鈴型（或紡綞體型）；

(3)Cu原子的外圍電子排布式為 3d104s1，單質(zhì)銅的晶體中原子的堆積方式為面心立方，即圖丙，這種晶體的空間利用率為74%；

(4)由C、N形成的(CN)2分子的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式為NC—CN，其中含有3個(gè)σ單鍵和4個(gè)π鍵，所以 σ鍵與π鍵數(shù)目之比為3:4；

(5) Na、Cs都屬于堿金屬元素，最外電子數(shù)相同，但從上到下，隨電子層數(shù)增多，原子半徑增大，導(dǎo)致金屬鍵減弱，因此單質(zhì)的熔沸點(diǎn)降低；

(6)根據(jù)題目敘述，該晶胞中的C原子分布在棱的中點(diǎn)、體心和4個(gè)“小立方體”的中心，根據(jù)原子均灘法可得該晶胞中的C原子數(shù)=+1+4=8，其質(zhì)量為 g ，根據(jù)A—A單鍵的鍵長(zhǎng)可求得該晶胞的棱長(zhǎng)為 cm，體積為，所以該晶胞的密度為 g/cm3。