Question

19．前36號元素A、B、C、D的核電荷數依次增大．第二周期元素A原子的核外成對電子數是未成對電子數的2倍，B原子的最外層p軌道的電子為半充滿結構，C最外層電子數是電子層數的三倍．D是第四周期元素，其原子核外最外層電子數與氫原子相同，其余各層電子均全充滿．請回答下列問題：
（1）A、B、C第一電離能由小到大的順序為C＜O＜N；基態D原子的價電子排布式為3d¹⁰4s¹．
（2）BC₃^-的空間構型為平面三角形．
（3）1molAB^-中含有的π鍵數目為2N_A個．
（4）已知鑭鎳合金LaNi_n晶胞（結構如圖）體積為9.0×10^-23cm³，儲氫后形成LaNi_nH_3.5合金（晶胞體積不變，則n=5；氫在合金中的密度為0.065g/cm²（保留小數點后三位數字）．

Answer 1

分析 A、B、C、D都是前36號元素，它們的核電荷數依次增大，C最外層電子數是電子層數的三倍，原子只能有2個電子層，最外層電子數為6，故C是O元素；B原子的最外層p軌道的電子為半滿結構，最外層電子排布為2s²2p³，故B為N元素；第二周期元素A原子的核外成對電子數是未成對電子數的2倍，故原子核外電子排布為1s²2s¹或1s²2s²2p²，結合（3）能與N元素形成陰離子（AN^-），故A為C元素；D是第四周期元素，其原子核外最外層電子數與氫原子相同，其余各層電子均充滿，故D元素原子各層電子數分別為2、8、18、1，是29號Cu元素，據此解答．

解答 解：A、B、C、D都是前36號元素，它們的核電荷數依次增大，C最外層電子數是電子層數的三倍，原子只能有2個電子層，最外層電子數為6，故C是O元素；B原子的最外層p軌道的電子為半滿結構，最外層電子排布為2s²2p³，故B為N元素；第二周期元素A原子的核外成對電子數是未成對電子數的2倍，故原子核外電子排布為1s²2s¹或1s²2s²2p²，結合（3）能與N元素形成陰離子（AN^-），故A為C元素；D是第四周期元素，其原子核外最外層電子數與氫原子相同，其余各層電子均充滿，故D元素原子各層電子數分別為2、8、18、1，是29號Cu元素．
（1）C、N、O元素是同一周期元素，同一周期元素自左而右第一電離能呈增大趨勢，但N元素原子2p能級是半滿穩定狀態，能量較低，第一電離能高于同周期相鄰元素，故第一電離能C＜O＜N；
D的原子序數是29，為Cu元素，其原子核外電子排布式為：1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d¹⁰4s¹，價電子排布式為：3d¹⁰4s¹，
故答案為：C＜O＜N；3d¹⁰4s¹；
（2）NO₃^-中N原子形成3個δ鍵，孤電子對=$\frac{5+1-2×3}{2}$=0，則應為平面三角形，
故答案為：平面三角形；
（3）將CN^-中C原子及1個負電荷換成1個N原子，可得的等電子體N₂，等電子體結構相似，CN^-中形成C≡N三鍵，1個CN^-含有2個π鍵，故1mol CN^-中含有的π鍵個數為2N_A，
故答案為：2N_A；
（4）由晶胞結構可知，La原子處于頂點，晶胞中含有La原子數目為8×$\frac{1}{8}$=1，Ni原子處于晶胞內部與面上、面心，晶胞中Cu數目為1+4×$\frac{1}{2}$+4×$\frac{1}{2}$=5，故該合金中La和Ni的原子個數比為1：5，故n=5，
晶胞中擁有3.5個H原子，氫在合金中的密度為$\frac{\frac{3.5}{6.02×1{0}^{23}}g}{9.0×1{0}^{-23}c{m}^{3}}$=0.065g/cm³，
故答案為：5；0.065g/cm³．

點評 本題是對物質結構的考查，涉及電離能、分子構型、核外電子排布規律、等電子體原理應用、晶胞計算等知識點，是對物質結構知識的綜合考查，側重對知識遷移的運用、分析解決問題的能力考查，注意同一周期元素的第一電離能隨著原子序數的增大而呈增大的趨勢，但第IIA和第IIIA族、第VA族和第VIA族之間異常．