Question

16．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倍且有3个能级，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C＜O＜N（用对应的元素符号表示）；基态D原子的电子排布式为1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d¹⁰4s¹或[Ar]3d¹⁰4s¹．
（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SP²杂化；BC${\;}_{3}^{-}$的空间构型为平面三角形（用文字描述）．
（3）1mol AB^-中含有的π键数目为2N_A．
（4）如图是金属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的原子个数比是1：5．
（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=5（填数值）；氢在合金中的密度为0.083g•cm^-3．

Answer 1

分析 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倍且有3个能级，则A为C原子； C是地壳中含量最多的元素，则C是O元素；B原子的最外层p轨道的电子为半充满结构且核电荷数介于A与C之间，因此B为N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，则D为Cu元素．据此解答．

解答 解：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倍且有3个能级，则A为C原子； C是地壳中含量最多的元素，则C是O元素；B原子的最外层p轨道的电子为半充满结构且核电荷数介于A与C之间，因此B为N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，则D为Cu元素．
（1）同一周期，从左往右，随着核电荷数的增大，第一电离能不断增大，但ⅡA族、ⅤA族的第一电离能大于其相邻元素，因此C、N、O第一电离能由小到大的顺序是＜O＜N；D原子为29号Cu原子，因此基态D原子的电子排布式为1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d¹⁰4s¹或[Ar]3d¹⁰4s¹，
故答案为：C＜O＜N；1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d¹⁰4s¹或[Ar]3d¹⁰4s¹；
（2）A的最高价氧化物对应的水化物是H₂CO₃，该分子的中心原子C原子的价层电子对个数是3，且不含有孤对电子，因此采取的是SP²杂化；BC${\;}_{3}^{-}$为NO₃^-，空间构型为平面三角形；
故答案为：SP²；平面三角形；
（3）由于CN^-与N₂互为等电子体，1mol N₂中含有2molπ键，则1mol CN^-中含有的π键数目为2N_A；
故答案为：2N_A；
（4）根据合金的晶胞结构示意图，该晶胞中Ca原子个数为$8×\frac{1}{8}=1$，Cu原子个数为$8×\frac{1}{2}+1=5$，则Ca和Cu原子的个数比为1：5；
故答案为：1：5；
（5）Ca、Cu合金化学式为CaCu₅，由于镧镍合金与上述合金都具有相同类型的晶胞结构XY_n，所以该镧镍合金中的n=5；氢在合金中的密度为：
$ρ=\frac{\frac{M}{{N}_{A}}}{V}=\frac{\frac{45}{6.02×1{0}^{23}}}{9.0×1{0}^{23}}g•c{m}^{-3}=0.083g•c{m}^{-3}$．
故答案为：5；0.083 g•cm^-3．

点评 本题考查了元素电离能、原子轨道杂化方式与类型的判断、原子核外电子的排布以及晶胞的计算等知识点，题目综合性较强，注意根据价层电子对互斥理论、构造原理等知识来分析解答，题目难度中等．