Question

13．（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，b的基態(tài)原子各能級上排布的電子數(shù)相同，c的基態(tài)原子最高能層有3個未成對電子，d原子的最外層電子數(shù)為其內層電子數(shù)的3倍．
①b、c、d元素的第一電離能由大到小的關系是N＞O＞C（用元素符號表示）；
②a和c形成的二元共價化合物中，既含有極性共價鍵、又含有非極性共價鍵的是（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-（填化學式），其空間構形為三角錐形（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-．不考慮空間構型，[Cu（OH）₄]^2-的結構式為；
（3）氮化硼（BN）晶體有多種相結構．六方相氮化硼是通常存在的穩(wěn)定相，與石墨相似，具有層狀結構，可作高溫潤滑劑，立方相氮化硼是超硬材料，有優(yōu)異的耐磨性．它們的晶體結構如圖所示．
①關于這兩種晶體的說法，正確的是bc（填序號）；
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，所以質地軟
c．兩種晶體中的B-N鍵均為共價鍵
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電，其原因是六方相氮化硼晶體的片狀結構中沒有自由電子．

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)為其內層電子數(shù)的3倍，原子只能有2個電子層，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個未成對電子，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能級個1個電子形成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）晶體有多種相結構．六方相氮化硼是通常存在的穩(wěn)定相，與石墨相似，具有層狀結構，可作高溫潤滑劑，立方相氮化硼是超硬材料，有優(yōu)異的耐磨性．它們的晶體結構如圖所示．
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σ鍵、沒有孤電子對；
③六方相氮化硼晶體的片狀結構中沒有自由電子．

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)為其內層電子數(shù)的3倍，原子只能有2個電子層，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個未成對電子，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，但N元素原子2p能級容納3個電子，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系是：N＞O＞C，
故答案為：N＞O＞C；
②H和N形成的二元共價化合物中，既含有極性共價鍵、又含有非極性共價鍵的是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原子價層電子對數(shù)為3+$\frac{4+2-2×3}{2}$=4，含有1對孤對電子，其空間構形為三角錐形，
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能級個1個電子形成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-的結構式為，
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錯誤
b．六方相氮化硼層間作用力為范德華力，所以質地軟，故b正確；
c．兩種晶體中的B-N鍵均為共價鍵，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錯誤，
故選：bc；
②立方相氮化硼晶體中，硼原子形成4個σ鍵、沒有孤電子對，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構中沒有自由電子，而石墨晶體片狀結構中有自由電子，故石墨可以導電、六方相氮化硼不導電，
故答案為：六方相氮化硼晶體的片狀結構中沒有自由電子．

點評 本題是對物質結構的考查，涉及電離能、電子式、核外電子排布、等電子體、雜化軌道、分子結構、晶胞結構等，注意根據(jù)有無自由電子分析六方相氮化硼晶體不導電，難度中等．