Question

【选修3：物质结构与性质】
有A、B、C、D、E五种原子序数依次增大的元素（原子序数均小于30）．A的基态原子2p能级有3个单电子；C的基态原子2p能级有1个单电子；E原子核外有成单电子，其次外层有3个能级且均排满电子；D与E同周期，价电子数为2．则：
（1）写出基态E原子的价电子排布式

 

．
（2）A的单质分子中π键的个数为

 

．
（3）A、B、C三种元素第一电离能由大到小的顺序为

 

 （用元素符号表示）
（4）B元素的氢化物的沸点是同族元素中最高的，原因是

 

．
（5）A的最简单氢化物分子的空间构型为

 

，其中A原子的杂化类型是

 

．
（6）C和D形成的化合物的晶胞结构如图，已知晶体的密度为ρg?cm^-3，阿伏加德罗常数为NA，求晶胞边长a=

 

cm．（用ρ、NA的计算式表示）

Answer 1

分析：有A、B、C、D、E五种原子序数依次增大的元素（原子序数均小于30），A的基态原子2p能级有3个单电子，原子核外电子排布为1s²2s²2p³，则A是N元素；C的基态原子2p能级有1个单电子，且C的原子序数大于A，其原子核外电子排布为1s²2s²2p⁵，所以C是F元素，结合原子序数可推知B是O元素；E原子核外有成单电子，其次外层有3个能级且均排满电子，且原子序数小于30，则E处于第四周期，其基态原子的价电子排布式[Ar]3d¹⁰4s¹，则E是Cu元素；D与E同周期，价电子数为2，则D是Ca元素，据此解答．

解答：解：有A、B、C、D、E五种原子序数依次增大的元素（原子序数均小于30），A的基态原子2p能级有3个单电子，原子核外电子排布为1s²2s²2p³，则A是N元素；C的基态原子2p能级有1个单电子，且C的原子序数大于A，其原子核外电子排布为1s²2s²2p⁵，所以C是F元素，结合原子序数可推知B是O元素；E原子核外有成单电子，其次外层有3个能级且均排满电子，且原子序数小于30，则E处于第四周期，其基态原子的价电子排布式[Ar]3d¹⁰4s¹，则E是Cu元素；D与E同周期，价电子数为2，则D是Ca元素，
（1）E是铜元素，根据构造原理知，其基态原子的价电子排布式[Ar]3d¹⁰4s¹，故基态Cu原子的价电子排布式为：3d¹⁰4s¹，故答案为：3d¹⁰4s¹；
（2）氮气的结构式为：N≡N，所以氮气分子中含有一个σ键两个π键，故答案为：2；
（3）同一周期中，元素的第一电离能随着原子序数的增大呈增大趋势，但N元素2p能级容纳3个电子，处于半满稳定状态，能量较低，第一电离能大于同周期相邻元素，素第一电离能由大到小的顺序为F＞N＞O，
故答案为：F＞N＞O；
（4）水分子间能存在氢键，氢键比范德华力更强，H₂O的沸点是同族元素中最高的，
故答案为：水分子间之间存在氢键，氢键比范德华力更强；
（5）N元素的简单氢化物是氨气，NH₃分子中氮原子价层电子对=3+

5-1×3

2

=4，且含有一个孤电子对，所以分子空间构型是三角锥形，N原子采取sp³杂化，
故答案为：三角锥形；sp³；
（6）F和Ca形成的化合物为CaF₂，由晶胞结构可知，晶胞中白色球数目=8、黑色球数目=8×

1

8

+6×

1

2

=4，白色球为F、黑色球为Ca，则晶胞质量=4×

78g

NA

=

312

NA

g，晶胞的体积=

312 NA g

ρ g?cm-3

=

312

ρ?NA

cm³，故晶胞边长a=

3	312 ρ?NA

cm，
故答案为：

3	312 ρ?NA

．

点评：本题考查物质结构与性质，涉及核外电子排布、分子空间构型、化学键、杂化方式、电离能、晶胞计算等，都是考试热点，注意第一电离能的变化趋势及异常现象，为易错点．