Question

A、B、C、D是元素周期表中前36號元素，它們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是地殼中含量最多的元素．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．請回答下列問題：
（1）A、B、C的第一電離能由小到大的順序是

 

（用對應的元素符號表示）；基態D原子的電子排布式為

 

．
（2）A的最高價氧化物對應的水化物分子中，其中心原子采取

 

雜化；BC₃^-的空間構型為

 

（用文字描述）．
（3）1mol AB^-中含有的π鍵個數為

 

．
（4）下圖是金屬Ca和D所形成的某種合金的晶胞結構示意圖，則該合金中Ca和D的原子個數比

 

．
（5）鑭鎳合金與上述合金都具有相同類型的晶胞結構XY_n，它們有很強的儲氫能力．已知鑭鎳合金LaNi_n晶胞體積為9.0×10^-23 cm³，儲氫后形成LaNi_nH_4.5合金（氫進入晶胞空隙，體積不變），則LaNi_n中n=

 

（填數值）；氫在合金中的密度為

 

．

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是地殼中含量最高的元素，所以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是地殼中含量最高的元素，所以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，
故答案為：C＜O＜N；1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d¹⁰4s¹；
（2）H₂CO₃中C原子最外層電子數全部成鍵，沒有孤電子對，成1個C=O雙鍵，2個C-O單鍵，雜化軌道數目為3，采取sp²雜化，NO₃^-中N原子形成3個δ鍵，孤電子對=

5+1-3×2

2

=0，則應為平面三角形，
故答案為：sp²；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，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，Ca原子處于頂點，晶胞中含有Ca原子數目為8×

1

8

=1，Cu原子處于晶胞內部與面上、面心，晶胞中Cu數目為1+4×

1

2

+4×

1

2

=5，故該合金中Ca和Cu的原子個數比為1：5，
故答案為：1：5；
（5）由（4）知n=5，晶胞中擁有4.5個H原子，氫在合金中的密度為

4.5 6.02×1023 g

9.0×10-23cm3

=0.083g/cm³，
故答案為：5；0.083g/cm³．

點評：本題以元素的推斷為載體，考查了電離能、雜化理論，分子結構、核外電子排布規律、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．