Question

A、B、C、D、E为五种短周期元素，且原子序数依次增大．其中A、B、C属于同一周期，A原子最外层p能级的电子数等于次外层的电子总数．C原子的最外层中有两个不成对的电子．D、E的原子核内各自的质子数与中子数相等．C可分别与A、B、D、E形成XC₂型化合物（X代表A、B、D、E中的一种元素）．已知在DC₂和EC₂中，D与C的质量之比为7：8；E与C的质量之比为1：1．请回答下列问题：
（1）基态D原子的电子排布式为

 

，单质B2中σ键与π键的数目之比为
（2）化合物BH₃（H代表氢元素）的立体构型为

 

，B原子的杂化轨道类型 是

 

．
（3）C和E的最简单氢化物分别为甲和乙，请比较相同条件下甲、乙的沸点大小，并说明理

 

．
（4）A可以形成多种结构不同的单质，其中M是所有已知晶体中硬度最大的，其晶体类型是

 

；若该晶体晶胞（如图所示）的边长为a cm，则其密度是

 

g?cm^-3（只要求列式，不必计算出数值，阿伏加德罗常数为NA）．

Answer 1

考点：晶胞的计算,原子核外电子排布,共价键的形成及共价键的主要类型,判断简单分子或离子的构型,原子轨道杂化方式及杂化类型判断

专题：原子组成与结构专题,化学键与晶体结构

分析：A原子最外层p能级的电子数等于次外层的电子总数，则A核外电子排布式为：1s²2s²2p²，所以A为C元素；A、B、C属于同一周期，位于第二周期，C原子的最外层中有两个不成对的电子，则C为O元素；B为N元素；EO₂中，E与O的质量之比为1：1，则E为S元素；在DO₂中，D与O的质量之比为7：8，则D为Si元素，据此判断各个小题．
（1）Si原子序数为14，根据能量最低原则、泡利不相容原理和洪特规则，写出核外电子排布式为：1s²2s²2p⁶3s²3p²；单质N₂中，N原子以N≡N结合，含有一条σ键和两条π键，则数目之比为1：2；
（2）计算化合物NH₃中N原子价层电子对数，判断分子空间构型和杂化类型；
（3）甲乙分别为H₂O和H₂S，均属于分子晶体，由于O电负性较强，且原子半径较小，H₂O分子间存在氢键，其熔沸点较高；
（4）C原子可形成多种晶体类型，熔沸点较高且硬度较大的晶体类型为原子晶体；利用公式ρ=

M

Vm

计算．

解答： 解：（1）Si原子序数为14，根据能量最低原则、泡利不相容原理和洪特规则，写出核外电子排布式为：1s²2s²2p⁶3s²3p²；单质N₂中，N原子以N≡N结合，含有一条σ键和两条π键，则数目之比为1：2，
故答案为：1s²2s²2p⁶3s²3p²，1：2；
（2）化合物NH₃中N原子价层电子对数为

5+3

2

=4，形成了4条杂化轨道，杂化类型为sp³杂化，原子轨道杂化类型为正四面体，由于配位原子数为3，其中一对孤对电子占据一条杂化轨道，分子空间构型为三角锥形，
故答案为：三角锥形、sp³；
（3）甲乙分别为H₂O和H₂S，均属于分子晶体，由于O电负性较强，且原子半径较小，H₂O分子间存在氢键，其熔沸点较高，
故答案为：甲大于乙，水分子之间存在氢键导致沸点较高；
（4）C原子可形成多种晶体类型，熔沸点较高且硬度较大的晶体类型为原子晶体；晶胞中，4个C原子位于体内，8个碳原子位于顶点，6个碳原子位于面心，晶胞中碳原子数目为4+8×

1

8

+6×

1

2

=8，晶胞摩尔质量为8×12g/mol，晶胞的摩尔体积为a³N_A，密度ρ=

8×12

a3NA

g?cm^-3，
故答案为：原子晶体、

8×12

a3NA

．

点评：本题考查物质结构与性质，涉及元素周期表、元素周期律、杂化理论、化学键、分子结构与性质、晶胞计算等，难度中等．