Question

有a、b、c、d、f五種前四周期元素，原子序數依次增大，a、b、c三種元素的基態原子具有相同的能層和能級，第一電離能I₁(a)<I₁(c)<I₁(b)且其中基態b原子的2p軌道處半充滿狀態，已知bc₂⁺與ac₂互為等電子體，d為周期表前四周期中電負性最小的元素，f的原子序數為29。請回答下列問題。(如需表示具體元素請用相應的元素符號)
（1）寫出bc₂⁺的電子式__________，基態f原子的核外電子排布式為___________。
（2）b的簡單氫化物極易溶于c的簡單氫化物，其主要原因是                 。

（3）化合物甲由c、d兩種元素組成，其晶胞如甲圖，甲的化學式___________。
（4）化合物乙的部分結構如乙圖，乙由a、b兩元素組成，硬度超過金剛石。①乙的晶體類型為________________________，其硬度超過金剛石的原因是_________________________。
②乙的晶體中a、b兩種元素原子的雜化方式均為___________________。

Answer 1

（1）［］⁺       1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d¹⁰4s¹
（2）兩種氫化物都是極性分子，分子間都能形成氫鍵     （3）KO₂      
（4）①原子晶體  C—N鍵的鍵長小于C—C鍵，C—N鍵的鍵能大于C—C鍵  ②sp³雜化

試題分析：基態b原子的2p軌道處半充滿狀態，則b原子的電子排布為1s²2s²2p³，b元素為N元素，a、b、c三種元素的基態原子具有相同的能層和能級，第一電離能I₁(a)<I₁(c)<I₁(b)，bc₂⁺與ac₂互為等電子體，說明b原子電子數比a原子數多1個，則a為C元素，c為O元素，d為周期表前四周期中電負性最小的元素，則d為K元素，f的原子序數為29，則f為Cu元素。
（1）bc₂⁺為NO₂⁺，與ac₂即CO₂互為等電子體，所以N原子分別與O原子形成雙鍵，所以bc₂⁺電子式為：［］⁺；Cu原子核外電子數為29，所以核外電子排布式為：1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d¹⁰4s¹
（2）b的簡單氫化物極易溶于c的簡單氫化物，即NH₃極易溶于H₂O，是因為NH₃與H₂O都是極性分子，分子間都能形成氫鍵。
（3）根據甲的晶胞示意圖可以看出K位于8個頂點和6個面的面心，所以1個晶胞含K：8×1/8+6×1/2=4，兩個O原子形成的原子團位于晶胞的12個棱的中心和體心，則數目為：12×1/4+1=4，所以甲的化學式為：KO₂
（4）①因為乙的硬度超過金剛石，所以乙的晶體類型為原子晶體；乙是由C、N兩元素組成，晶體內共價鍵為C—N鍵，金剛石內共價鍵為C—C鍵，因為C—N鍵的鍵長小于C—C鍵，C—N鍵的鍵能大于C—C鍵，所以硬度超過金剛石。
②因為乙晶體結構類似金剛石，C、N原子都形成4個共價鍵，所以C、N原子的雜化方式均為sp³雜化。