Question

已知元素A、B、C、D、E、F均属前四周期，且原子序数依次增大，A的p能级电子数是s能级电子数的一半，C的基态原子2p轨道有2个未成对电子；C与D形成的化合物中C显正化合价；E的M层电子数是N层电子数的4倍，F的内部各能级层均排满，且最外层电子数为1．请回答下列问题：
（1）C原子基态时的电子排布式为

 

．
（2）B、C两种元素第一电离能为：

 

＞

 

（用元素符号表示）．试解释其原因：

 

．
（3）任写一种与AB^-离子互为等电子体的微粒

 

．
（4）B与C形成的四原子阴离子的立体构型为

 

，其中B原子的杂化类型是

 

．
（5）D和E形成的化合物的晶胞结构如图，其化学式为

 

，E的配位数是

 

；已知晶体的密度为ρ g?cm^-3，阿伏加德罗常数为N_A，则晶胞边长a=

 

cm．（用含ρ、N_A的计算式表示）

Answer 1

考点：位置结构性质的相互关系应用,原子核外电子排布,判断简单分子或离子的构型,配合物的成键情况,晶胞的计算

专题：元素周期律与元素周期表专题,化学键与晶体结构

分析：元素A、B、C、D、E、F均属前四周期，且原子序数依次增大，C的基态原子2p轨道有2个未成对电子，则C为C或O元素，原子序数小于B，A的p能级电子数是s能级电子数的一半，P能级上有2个电子，则A是C元素，C为O元素，B的原子序数大于A而小于C，所以B是N元素，C与D形成的化合物中C显正化合价，则D的非金属性大于C，所以D是F元素；E的M层电子数是N层电子数的4倍且原子序数大于F元素，E原子序数小于29，所以E原子最外层电子数是2，N层为2，M层电子数是8，则该元素是Ca元素，F的内部各能级层均排满，且最外层电子数为1，则F是Cu元素，再结合原子结构和性质解答．

解答： 解：元素A、B、C、D、E、F均属前四周期，且原子序数依次增大，C的基态原子2p轨道有2个未成对电子，则C为C或O元素，原子序数小于B，A的p能级电子数是s能级电子数的一半，P能级上有2个电子，则A是C元素，C为O元素，B的原子序数大于A而小于C，所以B是N元素，C与D形成的化合物中C显正化合价，则D的非金属性大于C，所以D是F元素；E的M层电子数是N层电子数的4倍且原子序数大于F元素，E原子序数小于29，所以E原子最外层电子数是2，N层为2，M层电子数是8，则该元素是Ca元素，F的内部各能级层均排满，且最外层电子数为1，则F是Cu元素，
（1）C是O元素，氧原子核外有8个电子，根据构造原理知，氧元素基态原子核外电子排布式为：1s²2s²2p⁴，故答案为：1s²2s²2p⁴；
（2）B是N元素，C是O元素，原子轨道中如果电子处于全满、全空、半满时原子最稳定，氮原子核外2p亚层处于半充满的较稳定结构，不易失去电子，故第一电离能比氧原子大，
故答案为：N＞O；氮原子核外2p亚层处于半充满的较稳定结构，不易失去电子，故第一电离能比氧原子大；
（3）原子个数相等、价电子数相等的微粒互为等电子体，与CN^-离子互为等电子体的有CO或C₂^2-或O₂²⁺，
故答案为：CO或C₂^2-或O₂²⁺；
（4）B与C形成的四原子阴离子为硝酸根离子，硝酸根离子中价层电子对个数=3+

1

2

(5+1-3×2)=3，且不含孤电子对，所以其空间构型为平面三角形，N原子采用sp²杂化，
故答案为：平面三角形；sp²；
（5）该晶胞中F原子个数=8，钙原子个数=8×

1

8

+6×

1

2

=4，所以钙原子和氟原子个数之比=4：8=1：2，则其化学式为：CaF₂，钙原子的配位数是8，晶胞边长=

3	40×4+19×8 NA ρ

cm=

3	312 ρNA

cm，
故答案为：CaF₂；8；

312 ρ?NA

．

点评：本题考查了物质结构和性质，涉及晶胞的计算、等电子体的判断、第一电离能大小的判断等知识点，这些知识点都是考试热点，根据构造原理、元素周期律、原子结构、价层电子对互斥理论、均摊法等来分析解答，难点是晶胞的计算，注意一个钙原子被一个晶胞占有，不能再用均摊法计算，为易错点．