Question

2．下表是元素周期表的一部分，表中所列的字母分別代表一種化學元素．
   試回答下列問題；
（1）d位于p區，其基態原子核外電子排布圖為．
（2）直線分子b₂a₂中σ鍵與π鍵的數目之比為3：2．
（3）b、c、d形成的雙核粒子中，互為等電子體的有CO、N₂、CN^-、C₂^2-（填粒子符號，任寫一對），c第一電離能大于d的原因是N原子的最外層P軌道處于半滿狀態，是一種穩定結構，失去一個電子所需能量更多．
（4）在相同條件下，bd₂與gd₂在水中溶解度較大的是SO₂（填化學式）；gd₂原子的雜化方式為sp²，該分子的VSPR模型名稱為平面三角形．
（5）f分別與e、i形成的簡單化合物中，熔點較高的是NaF（填化學式），理由是NaF的晶格能大于NaCl．
（6）h的晶胞結構圖及二維平面晶體示意圖如下，其中h原子半徑為r，列式表示h原子在晶胞的空間利用率$\frac{\sqrt{2}π}{6}$（不要求計算結果）．

Answer 1

分析 根據元素在周期表中位置可知，a為H，b為C，c為N，d為O，e為F，f為Na，g為S，h為Cu，i為Br，
（1）氧元素位P區，是8號元素，據此畫電子排布圖；
（2）C₂H₂中C、H之間有一個單鍵，C、C之間為參鍵，其中一個是σ鍵，兩個是π鍵；
（3）b、c、d形成的雙核粒子為CO、NO、N₂、O₂、CN^-、C₂^2-，等電子體為價電子數和原子數都相等的微粒，據此判斷，N原子的最外層P軌道處于半滿狀態，是一種穩定結構；
（4）二氣化碳是非極性分子，二氧化硫是極性分子，根據相似相溶原理判斷溶解性，根據二氧化硫中硫原子的價層電子對數判斷硫原子的雜化方式及分子的VSPR模型；
（5）根據晶格能大小可以判斷NaCl和NaF的熔點高低；
（6）根據空間利用率=$\frac{晶胞中所含原子總體積}{晶胞體積}$×100%進行計算．

解答 解：根據元素在周期表中位置可知，a為H，b為C，c為N，d為O，e為F，f為Na，g為S，h為Cu，i為Br，
（1）氧元素位P區，是8號元素，電子排布圖為，故答案為：p；；　　　　　
（2）C₂H₂中C、H之間有一個單鍵，C、C之間為參鍵，其中一個是σ鍵，兩個是π鍵，所以C₂H₂中σ鍵與π鍵的數目之比為3：2，
故答案為：3：2；
（3）等電子體為價電子數和原子數都相等的微粒，b、c、d形成的雙核粒子為CO、NO、N₂、O₂、CN^-、C₂^2-，其中互為等電子體的是CO、N₂、CN^-、C₂^2-，N原子的最外層P軌道處于半滿狀態，是一種穩定結構，失去一個電子所需能量更多，所以N第一電離能大于O，
故答案為：CO、N₂、CN^-、C₂^2-；N原子的最外層P軌道處于半滿狀態，是一種穩定結構，失去一個電子所需能量更多；
（4）二氣化碳是非極性分子，二氧化硫是極性分子，水為極性分子，所以二氧化硫在水中的溶解性更大，二氧化硫分子中硫原子的價層電子對數為$\frac{6+0}{2}$=3，所以硫原子的雜化方式為sp²，分子的VSPR模型為平面三角形，
故答案為：SO₂；sp²；平面三角形；
（5）由于NaF的晶格能大于NaCl，所以NaF的熔點高于NaCl，故答案為：NaF；NaF的晶格能大于NaCl；
（6）銅的晶胞中含有銅原子數為8×$\frac{1}{8}$$+6×\frac{1}{2}$=4，其中銅原子半徑為r，則銅原子體積為$\frac{4}{3}π{r}^{3}$，根據晶胞的結構圖，晶胞的面對角線的長度為4r，所以晶胞的邊長為$2\sqrt{2}$r，所以晶胞的體積為（$2\sqrt{2}r$）³，所以銅晶胞中原子空間利用率=$\frac{晶胞中所含原子總體積}{晶胞體積}$×100%=$\frac{4×\frac{4}{3}π{r}^{3}}{（{2\sqrt{2}r）}^{3}}$×100%=$\frac{\sqrt{2}π}{6}$，
故答案為：$\frac{\sqrt{2}π}{6}$．

點評 本題是對物質結構的考查，涉及元素周期表、等電子體、電離能、雜化軌道、核外電子排布、晶胞計算、晶體的性質等，比較全面考查物質結構主干知識，需要學生具備扎實的基礎，晶胞計算為易錯點，注意掌握同周期中第一電離能異常原因，難度較大．