Question

A、B、C、D是元素周期表中前36号元素，它们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是地壳中含量最多的元素．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．请回答下列问题：
（1）A、B、C的第一电离能由小到大的顺序是

 

（用对应的元素符号表示）；基态D原子的电子排布式为

 

．
（2）A的最高价氧化物对应的水化物分子中，其中心原子采取

 

杂化；BC₃^-的空间构型为

 

（用文字描述）．
（3）1mol AB^-中含有的π键个数为

 

．
（4）下图是金属Ca和D所形成的某种合金的晶胞结构示意图，则该合金中Ca和D的原子个数比

 

．
（5）镧镍合金与上述合金都具有相同类型的晶胞结构XY_n，它们有很强的储氢能力．已知镧镍合金LaNi_n晶胞体积为9.0×10^-23 cm³，储氢后形成LaNi_nH_4.5合金（氢进入晶胞空隙，体积不变），则LaNi_n中n=

 

（填数值）；氢在合金中的密度为

 

．

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是地壳中含量最高的元素，所以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是地壳中含量最高的元素，所以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，
故答案为：C＜O＜N；1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d¹⁰4s¹；
（2）H₂CO₃中C原子最外层电子数全部成键，没有孤电子对，成1个C=O双键，2个C-O单键，杂化轨道数目为3，采取sp²杂化，NO₃^-中N原子形成3个δ键，孤电子对=

5+1-3×2

2

=0，则应为平面三角形，
故答案为：sp²；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，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，Ca原子处于顶点，晶胞中含有Ca原子数目为8×

1

8

=1，Cu原子处于晶胞内部与面上、面心，晶胞中Cu数目为1+4×

1

2

+4×

1

2

=5，故该合金中Ca和Cu的原子个数比为1：5，
故答案为：1：5；
（5）由（4）知n=5，晶胞中拥有4.5个H原子，氢在合金中的密度为

4.5 6.02×1023 g

9.0×10-23cm3

=0.083g/cm³，
故答案为：5；0.083g/cm³．

点评：本题以元素的推断为载体，考查了电离能、杂化理论，分子结构、核外电子排布规律、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．