Question

【題目】有原子序數依次增大的A、B、C、D、E五種前四周期元素，B元素原子有三個能級，且每個能級上的電子數相等；C原子的p軌道處于半充滿狀態，D的單質是空氣的主要成分之一，其質子數為A與C之和；E在周期表中位于ds區，且與D可形成化學式為E2D或ED的二元化合物。請回答下列問題：

(1)E元素基態原子的M能層中具有_____個能級，該元素的常見化合價有多種，其中E+的簡化電子排布式為__________。

A．[Ar]3d104s1 B．[Ar]3d10 C．[Ar]3d94s1 D．[Ar]3d84s2

(2)元素C和D的原子的第一電離能較大的為__________(填元素符號)，其原因是____________________；C與A可形成一種常見的氣態化合物，該化合物的空間構型為____________________，其中C原子的雜化軌道類型為____________________。

(3)C2在日常生活及工農業生產等領域用途非常廣泛，其分子結構中σ鍵和π鍵數目之比是_______；C2D與BD2互為__________(填“等電子體”或“非等電子體”)，其理由是____________________。

(4)在E催化下，分子式為BA4D的化合物可被氧化為分子式為BA2D的化合物，則BA2D分子中鍵角約為__________；BA4D和BA2D兩化合物均易溶于水，是由于與水分子間形成了__________鍵的緣故。

(5)元素E的單質晶體在不同溫度下可有兩種堆積方式，晶胞分別如圖a和b所示，則其面心立方堆積的晶胞與體心立方堆積的晶胞中實際含有的E原子的個數之比為__________；元素B的單質晶體結構有多種，其中一種硬度很大，結構如下圖，則該單質晶體的熔點_______E單質晶體的熔點(填“高于”或“低于”)；若B單質的原子(如圖中A、B兩原子)在體對角線上外切，晶胞參數為a，則該晶體的空間利用率約為__________。(百分數表示，取兩位有效數字)(已知=1.732)

Answer 1

【答案】3 B N N原子的2p軌道為半充滿的穩定結構，較難失電子，故其第一電離能較大 三角錐形 sp3雜化 1:2 等電子體 二者的價電子總數和原子總數相等 120。 氫 2:1 高于 34%

【解析】

A、B、C、D、E為原子序數依次增大的五種前四周期元素，B元素原子有三個能級，且每個能級上的電子數相等，則B元素原子的核外電子排布為1s22s22p2，則B原子核外共6個電子，為C元素；C原子的p軌道處于半充滿狀態，則C為N元素或P元素或As元素，D的單質是空氣的主要成分之一，則D為N元素或O元素，又D的質子數為A與C之和，則A為H元素，C為N元素，D為O元素；E在周期表中位于ds區，且與D可形成化學式為E2D或ED的二元化合物，則E為Cu元素，其與O形成化合物Cu2O或CuO，據此分析解答。

由以上分析知，A為H元素，B為C元素，C為N元素，D為O元素，E為Cu元素，

(1)E為Cu元素，其為29號元素，根據構造原理可寫出其電子排布式為1s22s22p63s23p63d104s1，則Cu元素基態原子的M能層中具有3個能級，其中Cu+的簡化電子排布式為[Ar]3d10，故答案為：3；B；

(2)C為N元素，D為O元素，由于N原子的2p軌道為半充滿的穩定結構，較難失電子，故N原子的第一電離能較大；A為H元素，C與A可形成NH3分子，中心原子N原子形成3個σ鍵，孤電子對數為，則N原子的價層電子對數為4，則NH3分子的空間構型為三角錐形，其中N原子的雜化軌道類型為sp3雜化，故答案為：N；N原子的2p軌道為半充滿的穩定結構，較難失電子，故其第一電離能較大；三角錐形；sp3雜化；

(3)C2為N2分子，其分子結構為，故其σ鍵和π鍵數目之比是1:2；C2D為N2O，BD2為CO2，二者的價電子總數和原子總數相等，故它們互為等電子體，故答案為：1:2；等電子體；二者的價電子總數和原子總數相等；

(4)BA4D為CH4O，BA2D為CH2O，在Cu的催化下，分子式為CH4O的化合物可被氧化為分子式為CH2O的化合物，則CH4O為甲醇，CH2O為甲醛，其結構式為，中心原子C原子采取sp2雜化，則CH2O分子中鍵角約為120。；甲醇和甲醛兩化合物均易溶于水，是由于與水分子間形成了氫鍵的緣故，故答案為：120。；氫；

(5)元素E的單質晶體在不同溫度下可有兩種堆積方式，晶胞分別如圖a和b所示，則其面心立方堆積的晶胞中所含銅原子的個數為，體心立方堆積的晶胞中所含銅原子的個數為，則二者實際含有的Cu原子的個數之比為1:2；C元素的該種單質晶體硬度很大，且具有如圖所示的結構，則該晶體為金剛石，其為原子晶體，其熔點比Cu單質晶體的熔點高；金剛石中C原子(如圖中A、B兩原子)在體對角線上外切，設碳原子的半徑為r，則可得，解得，則該晶體的空間利用率約為，故答案為：2:1；高于；34%。