Question

17．有A、B、C、D、E五種原子序數依次增大的元素（原子序數均小于30）．A的基態原子2p能級有3個單電子；C的基態原子2p能級有1個單電子；E原子最外層有1個單電子，其次外層有3個能級且均排滿電子；D與E同周期，價電子數為2．則：
（1）D的元素符號為Ca．
（2）B元素的氫化物的沸點是同族元素氫化物中最高的，原因是水分子間之間存在氫鍵，氫鍵比范德華力更強
（3）A、B、C 3種元素的第一電離能由大到小的順序為F＞N＞O（用元素符號表示）．
（4）寫出基態E原子的價電子排布式：3d¹⁰4s¹．
（5）A的最簡單氫化物分子的空間構型為三角錐形，其中A原子的雜化類型是sp³．
（6）C和D形成的化合物的晶胞結構如圖所示，已知晶體的密度為ρ g•cm^-3，阿伏加德羅常數為N_A，求晶胞邊長a=$\root{3}{\frac{312}{ρ•{N}_{A}}}$cm．（用ρ、N_A的計算式表示）

Answer 1

分析 有A、B、C、D、E五種原子序數依次增大的元素（原子序數均小于30），A的基態原子2p能級有3個單電子，原子核外電子排布為1s²2s²2p³，則A是N元素；C的基態原子2p能級有1個單電子，且C的原子序數大于A，其原子核外電子排布為1s²2s²2p⁵，所以C是F元素，結合原子序數可推知B是O元素；E原子核外有成單電子，其次外層有3個能級且均排滿電子，且原子序數小于30，則E處于第四周期，其基態原子的價電子排布式[Ar]3d¹⁰4s¹，則E是Cu元素；D與E同周期，價電子數為2，則D是Ca元素，據此解答．

解答 解：有A、B、C、D、E五種原子序數依次增大的元素（原子序數均小于30），A的基態原子2p能級有3個單電子，原子核外電子排布為1s²2s²2p³，則A是N元素；C的基態原子2p能級有1個單電子，且C的原子序數大于A，其原子核外電子排布為1s²2s²2p⁵，所以C是F元素，結合原子序數可推知B是O元素；E原子核外有成單電子，其次外層有3個能級且均排滿電子，且原子序數小于30，則E處于第四周期，其基態原子的價電子排布式[Ar]3d¹⁰4s¹，則E是Cu元素；D與E同周期，價電子數為2，則D是Ca元素，
（1）根據上面的分析可知，D是Ca元素，故答案為：Ca；
（2）水分子間能存在氫鍵，氫鍵比范德華力更強，H₂O的沸點是同族元素中最高的，
故答案為：水分子間之間存在氫鍵，氫鍵比范德華力更強；
（3）同一周期中，元素的第一電離能隨著原子序數的增大呈增大趨勢，但N元素2p能級容納3個電子，處于半滿穩定狀態，能量較低，第一電離能大于同周期相鄰元素，素第一電離能由大到小的順序為F＞N＞O，
故答案為：F＞N＞O；
（4）E是銅元素，根據構造原理知，其基態原子的價電子排布式[Ar]3d¹⁰4s¹，故基態Cu原子的價電子排布式為：3d¹⁰4s¹，
故答案為：3d¹⁰4s¹；
（5）N元素的簡單氫化物是氨氣，NH₃分子中氮原子價層電子對=3+$\frac{5-1×3}{2}$=4，且含有一個孤電子對，所以分子空間構型是三角錐形，N原子采取sp³雜化，
故答案為：三角錐形；sp³；
（6）F和Ca形成的化合物為CaF₂，由晶胞結構可知，晶胞中白色球數目=8、黑色球數目=8×$\frac{1}{8}$+6×$\frac{1}{2}$=4，白色球為F、黑色球為Ca，則晶胞質量=4×$\frac{78g}{{N}_{A}}$=$\frac{312}{{N}_{A}}$g，晶胞的體積=$\frac{\frac{312}{{N}_{A}}}{ρ}$cm³=$\frac{312}{ρ•{N}_{A}}$cm³，故晶胞邊長a=$\root{3}{\frac{312}{ρ•{N}_{A}}}$cm，
故答案為：$\root{3}{\frac{312}{ρ•{N}_{A}}}$．

點評 本題考查物質結構與性質，涉及核外電子排布、分子空間構型、化學鍵、雜化方式、電離能、晶胞計算等，都是考試熱點，注意第一電離能的變化趨勢及異常現象，為易錯點．