Question

13．（1）短周期的元素a、b、c、d，原子序数依次增大．a原子的核外电子总数与其电子层数相同，b的基态原子各能级上排布的电子数相同，c的基态原子最高能层有3个未成对电子，d原子的最外层电子数为其内层电子数的3倍．
①b、c、d元素的第一电离能由大到小的关系是N＞O＞C（用元素符号表示）；
②a和c形成的二元共价化合物中，既含有极性共价键、又含有非极性共价键的是（填电子式）．
③这几种元素形成的离子中，与cd₃^-互为等电子体的是CO₃^2-（填化学式），其空间构形为三角锥形（用文字描述）；
（2）Cu²⁺的电子排布式为1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁹，向含Cu²⁺的溶液中加入过量NaOH溶液可生成[Cu（OH）₄]^2-．不考虑空间构型，[Cu（OH）₄]^2-的结构式为；
（3）氮化硼（BN）晶体有多种相结构．六方相氮化硼是通常存在的稳定相，与石墨相似，具有层状结构，可作高温润滑剂，立方相氮化硼是超硬材料，有优异的耐磨性．它们的晶体结构如图所示．
①关于这两种晶体的说法，正确的是bc（填序号）；
a．立方相氮化硼含有σ键和π键，所以硬度大
b．六方相氮化硼层间作用力小，所以质地软
c．两种晶体中的B-N键均为共价键
d．两种晶体均为分子晶体
②立方相氮化硼晶体中，硼原子的杂化轨道类型为sp³；
③六方相氮化硼晶体与石墨相似却不导电，其原因是六方相氮化硼晶体的片状结构中没有自由电子．

Answer 1

分析 （1）短周期的元素a、b、c、d，原子序数依次增大，a原子的核外电子总数与其电子层数相同，则a为H；b的基态原子各能级上排布的电子数相同，核外电子排布为1s²2s²2p²，故b为C；d原子的最外层电子数为其内层电子数的3倍，原子只能有2个电子层，最外层电子数为6，故d为O；c的基态原子最高能层有3个未成对电子，原子序数介于碳、氧之间，故c为N；
（2）Cu原子核外电子排布式为：1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d¹⁰4s¹，失去4s、3d能级个1个电子形成Cu²⁺，向含Cu²⁺的溶液中加入过量NaOH溶液可生成[Cu（OH）₄]^2-，氢氧根与铜离子之间形成配位键；
（3）氮化硼（BN）晶体有多种相结构．六方相氮化硼是通常存在的稳定相，与石墨相似，具有层状结构，可作高温润滑剂，立方相氮化硼是超硬材料，有优异的耐磨性．它们的晶体结构如图所示．
①a．立方相氮化硼中N原子与B原子之间形成单键；
b．六方相氮化硼层间作用力为范德华力；
c．两种晶体中的B-N键均为共价键；
d．立方相氮化硼是超硬材料，有优异的耐磨性，属于原子晶体；
②立方相氮化硼晶体中，硼原子形成4个σ键、没有孤电子对；
③六方相氮化硼晶体的片状结构中没有自由电子．

解答 解：（1）短周期的元素a、b、c、d，原子序数依次增大，a原子的核外电子总数与其电子层数相同，则a为H；b的基态原子各能级上排布的电子数相同，核外电子排布为1s²2s²2p²，故b为C；d原子的最外层电子数为其内层电子数的3倍，原子只能有2个电子层，最外层电子数为6，故d为O；c的基态原子最高能层有3个未成对电子，原子序数介于碳、氧之间，故c为N．
①同周期随原子序数增大，元素第一电离能呈增大趋势，但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，故第一电离能由大到小的关系是：N＞O＞C，
故答案为：N＞O＞C；
②H和N形成的二元共价化合物中，既含有极性共价键、又含有非极性共价键的是N₂H₄，其电子式为，
故答案为：；
③这几种元素形成的离子中，与NO₃^-互为等电子体的是CO₃^2-，离子中C原子价层电子对数为3+$\frac{4+2-2×3}{2}$=4，含有1对孤对电子，其空间构形为三角锥形，
故答案为：CO₃^2-；三角锥形；
（2）Cu原子核外电子排布式为：1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d¹⁰4s¹，失去4s、3d能级个1个电子形成Cu²⁺，Cu²⁺的电子排布式为1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁹，向含Cu²⁺的溶液中加入过量NaOH溶液可生成[Cu（OH）₄]^2-向氢氧根与铜离子之间形成配位键，[Cu（OH）₄]^2-的结构式为，
故答案为：1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁹；；
（3）①a．立方相氮化硼中N原子与B原子之间形成单键，不含π键，属于原子晶体，所以硬度大，故a错误
b．六方相氮化硼层间作用力为范德华力，所以质地软，故b正确；
c．两种晶体中的B-N键均为共价键，故c正确；
d．立方相氮化硼是超硬材料，有优异的耐磨性，属于原子晶体，故d错误，
故选：bc；
②立方相氮化硼晶体中，硼原子形成4个σ键、没有孤电子对，杂化轨道数目为4，采取sp³杂化，
故答案为：sp³；
③六方相氮化硼晶体的片状结构中没有自由电子，而石墨晶体片状结构中有自由电子，故石墨可以导电、六方相氮化硼不导电，
故答案为：六方相氮化硼晶体的片状结构中没有自由电子．

点评 本题是对物质结构的考查，涉及电离能、电子式、核外电子排布、等电子体、杂化轨道、分子结构、晶胞结构等，注意根据有无自由电子分析六方相氮化硼晶体不导电，难度中等．