Question

现有六种元素，其中A、B、C、D为短周期主族元素，E、F为第四周期元素，它们的原子序数依次增大．请根据下列相关信息，回答问题．

A原子核外电子分占3个不同能级，且每个能级上排布的电子数相同

B元素原子的核外p电子总数比s电子总数少1

C原子p轨道上成对电子数等于未成对电子数，且与A同周期

D元素的主族序数与周期数的差为4，且不与A元素在同一周期

E是第七列元素

F是第29号元素

（1）A的基态原子中能量最高的电子，其电子云在空间有

 

个方向，原子轨道呈

 

形．
（2）E²⁺的基态核外电子排布式为

 

．
（3）A、B、C三种元素的最简单氢化物的沸点由低到高的顺序是

 

．由B、C二种元素组成的分子与AC₂互为等电子体的分子的结构式为

 

．（用化学式表示）
（4）BD₃ 中心原子的杂化方式为

 

，其分子空间构型为

 

．
（5）用晶体的x射线衍射法对F的测定得到以下结果：F的晶胞为面心立方最密堆积（如图），又知该晶体的密度为9.00g/cm³，晶胞中该原子的配位数为

 

；F的原子半径是

 

cm；（阿伏加德罗常数为N_A，要求列式计算）．

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,原子核外电子的运动状态,晶胞的计算,原子轨道杂化方式及杂化类型判断

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：现有六种元素，其中A、B、C、D为短周期主族元素，A原子核外电子分占3个不同能级，且每个能级上排布的电子数相同，原子核外电子排布为1s²2s²2p²，则A为碳元素；B元素原子的核外p电子总数比s电子总数少1，核外电子排布为1s²2s²2p³，则B为氮元素；C原子p轨道上成对电子数等于未成对电子数，且与A同周期，核外电子排布为1s²2s²2p⁴，则C为氧元素；D元素的主族序数与周期数的差为4，且不与A元素在同一周期，处于第三周期，族序数为7，故D为Cl元素；E、F为第四周期元素，E是第七列元素，则E为Mn，F是第29号元素，F为Cu，据此解答．

解答： 解：现有六种元素，其中A、B、C、D为短周期主族元素，A原子核外电子分占3个不同能级，且每个能级上排布的电子数相同，原子核外电子排布为1s²2s²2p²，则A为碳元素；B元素原子的核外p电子总数比s电子总数少1，核外电子排布为1s²2s²2p³，则B为氮元素；C原子p轨道上成对电子数等于未成对电子数，且与A同周期，核外电子排布为1s²2s²2p⁴，则C为氧元素；D元素的主族序数与周期数的差为4，且不与A元素在同一周期，处于第三周期，族序数为7，故D为Cl元素；E、F为第四周期元素，E是第七列元素，则E为Mn，F是第29号元素，F为Cu，
（1）碳元素的基态原子中能量最高的电子为2p能级电子，其电子云在空间有3个方向，原子轨道呈纺锤形，故答案为：3；纺锤；
（2）Mn²⁺的基态核外电子排布式为 1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁵，故答案为：1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁵；
（3）氨气、甲烷常温下为气体，氨气分子之间存在氢键，沸点高于甲烷，水常温下为液态，沸点最高，故沸点由低到高的顺序是H₂O＞NH₃＞CH₄，由N、O二种元素组成的分子与CO₂互为等电子体的分子为N₂O，其结构与二氧化碳分子相似，故N₂O结构式为N=N=O，
故答案为：H₂O＞NH₃＞CH₄；N=N=O；
（4）NCl₃ 中N原子价层电子对数=3+

5-1×3

2

=4，N原子采取sp³杂化，N原子含有1对孤电子对，分子空间构型为三角锥形，
故答案为：sp³；三角锥形；
（5）Cu的晶胞为面心立方最密堆积，以顶点Cu原子研究，与之最近的Cu原子位于面心上，每个顶点Cu原子为12个面共用，故Cu的配位数为12；令Cu原子半径为r cm，则晶胞棱长=

2

2

×4r cm=2

2

r cm，则晶胞体积=（2

2

r cm）³=16

2

r³cm³，晶胞中Cu原子数目=8×

1

8

+6×

1

2

=4，晶胞质量=4×

64

NA

g，则：
9.00g/cm³×16

2

r³cm³=4×

64

NA

g，解得r=

3	16 9 2  NA

，
故答案为：12；

3	16 9 2  NA

．

点评：本题是对物质结构的考查，涉及核外电子排布、电子云、杂化轨道、分子结构、晶胞结构与计算等，（5）中需要学生具备一定的空间想象与数学计算能力，难度中等．