Question

化学-选修3 物质结构与性质
有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轨道处半充满状态，已知bc₂⁺与ac₂互为等电子体，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bc₂⁺的电子式

 

，基态f原子的核外电子排布式为

 

．
（2）b的简单氢化物极易溶于c的简单氢化物，其主要原因是

 

．
（3）化合物甲由c、d两种元素组成，其晶胞如甲图，甲的化学式

 

．
（4）化合物乙的部分结构如乙图，乙由a、b两元素组成，硬度超过金刚石．
①乙的晶体类型为

 

，其硬度超过金刚石的原因是

 

．
②乙的晶体中a、b两种元素原子的杂化方式均为

 

．

Answer 1

考点：晶胞的计算,原子核外电子排布,晶体的类型与物质熔点、硬度、导电性等的关系,原子轨道杂化方式及杂化类型判断

专题：化学键与晶体结构

分析：a、b、c、d、f五种前四周期元素，原子序数依次增大；基态b原子的2p轨道处于半充满状态，则原子核外电子排布式为1s²2s²2p³，b为N元素；a、b、c三种元素的基态原子具有相同的能层和能级，均处于第二周期，第一电离能I₁（a）＜I₁（c）＜I₁（b），且原子序数a＜b＜c，则c为O元素、a为C元素；d为周期表前四周期中电负性最小的元素，则d为K元素；f的原子序数为29，则f为Cu，据此解答．

解答： 解：a、b、c、d、f五种前四周期元素，原子序数依次增大；基态b原子的2p轨道处于半充满状态，则原子核外电子排布式为1s²2s²2p³，b为N元素；a、b、c三种元素的基态原子具有相同的能层和能级，均处于第二周期，第一电离能I₁（a）＜I₁（c）＜I₁（b），且原子序数a＜b＜c，则c为O元素、a为C元素；d为周期表前四周期中电负性最小的元素，则d为K元素；f的原子序数为29，则f为Cu，
（1）bc₂⁺为NO₂⁺，与CO₂互为等电子体，所以结构也相同，故NO₂⁺的电子式为，基态Cu原子核外电子排布式为：1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d¹⁰4s¹，
故答案为：； 1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d¹⁰4s¹；
（2）b的简单氢化物为氨气是极性分子，c的简单氢化物为水也是极性分子，氨气分子与水分子之间可以形成氢键，所以氨气极易溶于水，
故答案为：两种分子都是极性分子，分子之间都能形成氢键；
（3）（4）晶胞中K离子位于晶胞的顶点和体心位置，1个晶胞含有K离子的个数为8×

1

8

+6×

1

2

=4，晶胞中，由O元素构成的离子个数为：2×（12×

1

4

+1）=8，则甲的化学式为KO₂，故答案为：KO₂；
（4）①化合物N由C、N两元素组成，硬度超过金刚石，则N为原子晶体，由于C-N键的键长小于C-C键，键能大于C-C键，则硬度超过金刚石，
故答案为：原子晶体；C-N键的键长小于C-C键，键能大于C-C键；
②晶体中C原子与4个N原子成键，N原子与3个C原子成键，并有1对孤电子对，都为sp³杂化，
故答案为：sp³杂化．

点评：本题是对物质结构的考查，涉及电子式、核外电子排布式、等电子体、氢键、杂化轨道、晶胞的计算及晶体的性质等，题目难度中等，需要学生具备扎实的基础，注意杂化类型的判断