Question

3．A、B、C、D是元素周期表中前36號元素，它們的核電荷數(shù)依次增大．第二周期元素A原子的核外成對電子數(shù)是未成對電子數(shù)的2倍且有3個能級，B原子的最外層p軌道的電子為半充滿結(jié)構(gòu)，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(shù)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C＜O＜N（用對應(yīng)的元素符號表示）；基態(tài)D原子的電子排布式為[Ar]3d¹⁰4s¹．
（2）A的最高價氧化物對應(yīng)的水化物分子中，其中心原子采取sp²雜化；BC₃^-的空間構(gòu)型為平面三角形（用文字描述）．
（3）1mol AB^-中含有的π鍵個數(shù)為2N_A．
（4）如圖是金屬Ca和D所形成的某種合金的晶胞結(jié)構(gòu)示意圖，則該合金中Ca和D的原子個數(shù)比是1：5．

（5）鑭鎳合金與上述合金都具有相同類型的晶胞結(jié)構(gòu)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^-23cm³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=5（填數(shù)值）；氫在合金中的密度為0.083g/cm³．

Answer 1

分析 A、B、C、D是元素周期表中前36號元素，它們的核電荷數(shù)依次增大；第二周期元素A原子的核外成對電子數(shù)是未成對電子數(shù)的2倍且有3個能級，則A是C元素；C是地殼中含量最多的元素，則C是O元素；B原子的最外層p軌道的電子為半充滿結(jié)構(gòu)，且原子序數(shù)大于A而小于C，則B是N元素；
D是第四周期元素，其原子核外最外層電子數(shù)與氫原子相同，其余各層電子均充滿，則D是Cu元素；
（1）同一周期元素，元素第一電離能隨著原子序數(shù)增大而增大，但第IIA族、第VA族元素第一電離能大于其相鄰元素；
基態(tài)D原子核外有29個電子，根據(jù)構(gòu)造原理書寫基態(tài)D原子的簡化電子排布式；
（2）A的最高價氧化物對應(yīng)的水化物是H₂CO₃，該分子中中心原子C原子價層電子對個數(shù)是3且不含孤電子對，根據(jù)價層電子對互斥理論判斷其中心原子雜化方式及碳酸根離子空間構(gòu)型；
（3）CN^-與N₂互為等電子體，則每個CN^-中含有2個π鍵，據(jù)此計算1mol CN^-中含有的π鍵個數(shù)；
（4）如圖是金屬Ca和Cu所形成的某種合金的晶胞結(jié)構(gòu)示意圖，利用均攤法計算Ca、Cu原子個數(shù)之比；
（5）鑭鎳合金與上述合金都具有相同類型的晶胞結(jié)構(gòu)XY_n，根據(jù)Ca、Cu合金確定該鑭鎳合金中n值；其密度$ρ=\frac{m}{V}$．

解答 解：A、B、C、D是元素周期表中前36號元素，它們的核電荷數(shù)依次增大；第二周期元素A原子的核外成對電子數(shù)是未成對電子數(shù)的2倍且有3個能級，則A是C元素；C是地殼中含量最多的元素，則C是O元素；B原子的最外層p軌道的電子為半充滿結(jié)構(gòu)，且原子序數(shù)大于A而小于C，則B是N元素；
D是第四周期元素，其原子核外最外層電子數(shù)與氫原子相同，其余各層電子均充滿，則D是Cu元素，
（1）同一周期元素，元素第一電離能隨著原子序數(shù)增大而增大，但第IIA族、第VA族元素第一電離能大于其相鄰元素，所以C、N、O元素第一電離能從小到大順序是C＜O＜N；基態(tài)D原子核外有29個電子，根據(jù)構(gòu)造原理書寫基態(tài)Cu原子的簡化電子排布式為[Ar]3d¹⁰4s¹，
故答案為：C＜O＜N；[Ar]3d¹⁰4s¹；
（2）A的最高價氧化物對應(yīng)的水化物是H₂CO₃，該分子中中心原子C原子價層電子對個數(shù)是3且不含孤電子對，根據(jù)價層電子對互斥理論判斷其中心原子雜化方式為sp²，碳酸根離子空間構(gòu)型為平面三角形，
故答案為：sp²；平面三角形；
（3）CN^-與N₂互為等電子體，則每個CN^-中含有2個π鍵，則1mol CN^-中含有的π鍵個數(shù)為2N_A，
故答案為：2N_A；
（4）如圖是金屬Ca和Cu所形成的某種合金的晶胞結(jié)構(gòu)示意圖，該晶胞中Ca原子個數(shù)=8×$\frac{1}{8}$=1、Cu原子個數(shù)=8×$\frac{1}{2}$+1=5，則Ca、Cu原子個數(shù)之比為1：5，
 故答案為：1：5；
（5）Ca、Cu合金化學式為CaCu₅，鑭鎳合金與上述合金都具有相同類型的晶胞結(jié)構(gòu)XY_n，所以該鑭鎳合金中n=5，該物質(zhì)密度=$\frac{\frac{M}{{N}_{A}}}{V}$=$\frac{\frac{4.5}{{N}_{A}}}{9.0×1{0}^{-23}}$g/cm³=0.083 g/cm³，
故答案為：5；0.083g/cm³．

點評 本題考查物質(zhì)結(jié)構(gòu)和性質(zhì)，為高頻考點，涉及晶胞計算、原子雜化方式判斷、原子核外電子排布等知識點，側(cè)重考查學生分析計算及空間想象能力，難點是晶胞計算，題目難度中等．