Question

（15分）【化学—选修3：物质结构与性质】
　a、b、c、d、f五种前四周期元素，原子序数依次增大；a、b、c三种元素的基态原子具有相同的能层和能级，第一电离能I₁(a)<I₁(c)<I₁(b)，且其中基态b原子的2p轨道处于半充满状态； d为周期表前四周期中电负性最小的元素；f的原子序数为29。请回答下列问题。(如需表示具体元素请用相应的元素符号)
（1）写出ac₂的电子式__________；基态f原子的外围电子排布式为                  。
（2）写出一种与ac₂互为等电子体的物质的化学式                    。
（3）b的简单氢化物的沸点比同族元素氢化物的沸点         。（填“高”或“低”）

（4）化合物M由c、d两种元素组成，其晶胞结构如甲，则M的化学式为                。
（5）化合物N的部分结构如乙，N由a、b两元素组成，则硬度超过金刚石。试回答：①N的晶体类型为________________________，其硬度超过金刚石的原因是___________________。
②N晶体中a、b两元素原子的杂化方式均为___________________。

Answer 1

（除标注外，每空2分，共15分）
（1）                   3d¹⁰4s¹       
（2）  N₂O（写NO₂⁺也计分）
（3） 高   
（4） KO₂      
(5) ①    原子晶体 （1分）
C—N键的键长小于C—C键，C—N键的键能大于C—C键 （合理答案均计分）   ②SP³

解析试题分析：a、b、c三种元素的基态原子具有相同的能层和能级，说明三种元素属于同周期元素，基态b原子的2p轨道处于半充满状态；所以b是N元素，第一电离能I₁(a)<I₁(c)<I₁(b)，则a、c分别是C、O元素；d为周期表前四周期中电负性最小的元素，则d是K元素；f的原子序数为29，f是Cu元素。
（1）二氧化碳的电子式为；基态f原子的外围电子的排布式为3d¹⁰4s^1   ；
（2）CO₂是3原子16价电子的分子，与之互为等电子体的物质有N₂O；
（3）N的氢化物是NH₃，氨气分子间能形成氢键使沸点升高，所以b的简单氢化物的沸点比同族元素氢化物的沸点高；
（4）根据“均摊法”，甲中d的个数为8×1/8+6×1/6=4，c₂的个数是12×1/4+1=4,所以M的化学式为KO₂
（5）①N的硬度超过金刚石，所以N是原子晶体；N原子的半径比C小，所以C-N的键长比C-C的键长短键能大，共价键强，硬度大。
②N晶体中，C原子周围都是4个共价单键，所以是sp³杂化，N原子周围是3个根据单键，还有1对未成键电子，所以也是sp³杂化。
考点：考查元素推断，物质结构与性质的关系，晶胞计算，化学键的判断，电子式、分子式的书写