Question

13．（1）短周期的元素a、b、c、d，原子序數(shù)依次增大．a(chǎn)原子的核外電子總數(shù)與其電子層數(shù)相同，b的基態(tài)原子各能級(jí)上排布的電子數(shù)相同，c的基態(tài)原子最高能層有3個(gè)未成對(duì)電子，d原子的最外層電子數(shù)為其內(nèi)層電子數(shù)的3倍．
①b、c、d元素的第一電離能由大到小的關(guān)系是N＞O＞C（用元素符號(hào)表示）；
②a和c形成的二元共價(jià)化合物中，既含有極性共價(jià)鍵、又含有非極性共價(jià)鍵的是（填電子式）．
③這幾種元素形成的離子中，與cd₃^-互為等電子體的是CO₃^2-（填化學(xué)式），其空間構(gòu)形為三角錐形（用文字描述）；
（2）Cu²⁺的電子排布式為1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁹，向含Cu²⁺的溶液中加入過量NaOH溶液可生成[Cu（OH）₄]^2-．不考慮空間構(gòu)型，[Cu（OH）₄]^2-的結(jié)構(gòu)式為；
（3）氮化硼（BN）晶體有多種相結(jié)構(gòu)．六方相氮化硼是通常存在的穩(wěn)定相，與石墨相似，具有層狀結(jié)構(gòu)，可作高溫潤(rùn)滑劑，立方相氮化硼是超硬材料，有優(yōu)異的耐磨性．它們的晶體結(jié)構(gòu)如圖所示．
①關(guān)于這兩種晶體的說法，正確的是bc（填序號(hào)）；
a．立方相氮化硼含有σ鍵和π鍵，所以硬度大
b．六方相氮化硼層間作用力小，所以質(zhì)地軟
c．兩種晶體中的B-N鍵均為共價(jià)鍵
d．兩種晶體均為分子晶體
②立方相氮化硼晶體中，硼原子的雜化軌道類型為sp³；
③六方相氮化硼晶體與石墨相似卻不導(dǎo)電，其原因是六方相氮化硼晶體的片狀結(jié)構(gòu)中沒有自由電子．

Answer 1

分析 （1）短周期的元素a、b、c、d，原子序數(shù)依次增大，a原子的核外電子總數(shù)與其電子層數(shù)相同，則a為H；b的基態(tài)原子各能級(jí)上排布的電子數(shù)相同，核外電子排布為1s²2s²2p²，故b為C；d原子的最外層電子數(shù)為其內(nèi)層電子數(shù)的3倍，原子只能有2個(gè)電子層，最外層電子數(shù)為6，故d為O；c的基態(tài)原子最高能層有3個(gè)未成對(duì)電子，原子序數(shù)介于碳、氧之間，故c為N；
（2）Cu原子核外電子排布式為：1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d¹⁰4s¹，失去4s、3d能級(jí)個(gè)1個(gè)電子形成Cu²⁺，向含Cu²⁺的溶液中加入過量NaOH溶液可生成[Cu（OH）₄]^2-，氫氧根與銅離子之間形成配位鍵；
（3）氮化硼（BN）晶體有多種相結(jié)構(gòu)．六方相氮化硼是通常存在的穩(wěn)定相，與石墨相似，具有層狀結(jié)構(gòu)，可作高溫潤(rùn)滑劑，立方相氮化硼是超硬材料，有優(yōu)異的耐磨性．它們的晶體結(jié)構(gòu)如圖所示．
①a．立方相氮化硼中N原子與B原子之間形成單鍵；
b．六方相氮化硼層間作用力為范德華力；
c．兩種晶體中的B-N鍵均為共價(jià)鍵；
d．立方相氮化硼是超硬材料，有優(yōu)異的耐磨性，屬于原子晶體；
②立方相氮化硼晶體中，硼原子形成4個(gè)σ鍵、沒有孤電子對(duì)；
③六方相氮化硼晶體的片狀結(jié)構(gòu)中沒有自由電子．

解答 解：（1）短周期的元素a、b、c、d，原子序數(shù)依次增大，a原子的核外電子總數(shù)與其電子層數(shù)相同，則a為H；b的基態(tài)原子各能級(jí)上排布的電子數(shù)相同，核外電子排布為1s²2s²2p²，故b為C；d原子的最外層電子數(shù)為其內(nèi)層電子數(shù)的3倍，原子只能有2個(gè)電子層，最外層電子數(shù)為6，故d為O；c的基態(tài)原子最高能層有3個(gè)未成對(duì)電子，原子序數(shù)介于碳、氧之間，故c為N．
①同周期隨原子序數(shù)增大，元素第一電離能呈增大趨勢(shì)，但N元素原子2p能級(jí)容納3個(gè)電子，為半滿穩(wěn)定狀態(tài)，能量較低，第一電離能高于同周期相鄰元素，故第一電離能由大到小的關(guān)系是：N＞O＞C，
故答案為：N＞O＞C；
②H和N形成的二元共價(jià)化合物中，既含有極性共價(jià)鍵、又含有非極性共價(jià)鍵的是N₂H₄，其電子式為，
故答案為：；
③這幾種元素形成的離子中，與NO₃^-互為等電子體的是CO₃^2-，離子中C原子價(jià)層電子對(duì)數(shù)為3+$\frac{4+2-2×3}{2}$=4，含有1對(duì)孤對(duì)電子，其空間構(gòu)形為三角錐形，
故答案為：CO₃^2-；三角錐形；
（2）Cu原子核外電子排布式為：1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d¹⁰4s¹，失去4s、3d能級(jí)個(gè)1個(gè)電子形成Cu²⁺，Cu²⁺的電子排布式為1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁹，向含Cu²⁺的溶液中加入過量NaOH溶液可生成[Cu（OH）₄]^2-向氫氧根與銅離子之間形成配位鍵，[Cu（OH）₄]^2-的結(jié)構(gòu)式為，
故答案為：1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁹；；
（3）①a．立方相氮化硼中N原子與B原子之間形成單鍵，不含π鍵，屬于原子晶體，所以硬度大，故a錯(cuò)誤
b．六方相氮化硼層間作用力為范德華力，所以質(zhì)地軟，故b正確；
c．兩種晶體中的B-N鍵均為共價(jià)鍵，故c正確；
d．立方相氮化硼是超硬材料，有優(yōu)異的耐磨性，屬于原子晶體，故d錯(cuò)誤，
故選：bc；
②立方相氮化硼晶體中，硼原子形成4個(gè)σ鍵、沒有孤電子對(duì)，雜化軌道數(shù)目為4，采取sp³雜化，
故答案為：sp³；
③六方相氮化硼晶體的片狀結(jié)構(gòu)中沒有自由電子，而石墨晶體片狀結(jié)構(gòu)中有自由電子，故石墨可以導(dǎo)電、六方相氮化硼不導(dǎo)電，
故答案為：六方相氮化硼晶體的片狀結(jié)構(gòu)中沒有自由電子．

點(diǎn)評(píng) 本題是對(duì)物質(zhì)結(jié)構(gòu)的考查，涉及電離能、電子式、核外電子排布、等電子體、雜化軌道、分子結(jié)構(gòu)、晶胞結(jié)構(gòu)等，注意根據(jù)有無自由電子分析六方相氮化硼晶體不導(dǎo)電，難度中等．