Question

（2011?丹東模擬） 化學一一選修物質結構與性質
已知A、B、C、D都是元素周期表中前36號的元素，它們的原子序數依次增大．A原子核外部分電子排布式為：NsⁿNpⁿ；B原子核外2P軌道有3個未成對電子：C原子核外S能級電子總數和P能級電子總數相同，且P能級成對電子數等于未成對電子數：D原子核外M層全充滿，N層只有1個電子．
請回答：
（1）B元素外圍電子排布圖為：

2s²2p³

．
（2）A、B、C的第一電離能由大到小順序為

N＞O＞C

，電負性由大到小順序為

O＞N＞C

（用元素符號回答）．
（3）B和C兩元素形成的陰離子BC^-₃中B的雜化類型為

sp²

，空間構型為

平面三角形

．
（4）與BC^-₃互為等電子體且含有A、C兩元素的微粒是

CO₃^2-

．（寫化學式）
（5）比較A、B的氫化物在水中溶解度大小并說明原因

溶解性：NH₃＞CH₄，因為NH₃是極性分子，且NH₃與水分子形成氫鍵更易發生化學反應；CH₄是非極性分子，根據相似相溶原理可知溶解性NH₃＞CH₄

．
（6）D元素基態原子電子排布

1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d¹⁰4s¹

，該元素單質形成的晶體晶胞如圖所示，則D元素單質的堆積方式為

面方立方最密堆積

，已知D原子半徑為r，相對原子質量為Mr，則D元素單質的密度可表示為

Mr

4 2 r3

．（用N_A表示阿伏加德羅常數）

Answer 1

分析：已知A、B、C、D都是元素周期表中前36號的元素，它們的原子序數依次增大．B原子核外2P軌道有3個未成對電子，B原子的核外電子排布式為1s²2s²2p³，故B為氮元素；A原子核外部分電子排布式為：NsⁿNpⁿ，s能級只能容納2個電子，所以為Ns²Np²，A原子序數小于氮元素，A為碳元素；C原子核外S能級電子總數和P能級電子總數相同，則C原子電子層數不大于3，C原子序數大于氮元素，P能級成對電子數等于未成對電子數，則p能級有4個電子，只有一種p能級，即C有2個電子層，核外電子排布式為1s²2s²2p⁴，故C為氧元素；D原子核外M層全充滿，N層只有1個電子，D原子序數為29，故D為銅元素．

解答：解：A、B、C、D都是元素周期表中前36號的元素，它們的原子序數依次增大．B原子核外2P軌道有3個未成對電子，B原子的核外電子排布式為1s²2s²2p³，故B為氮元素；A原子核外部分電子排布式為：NsⁿNpⁿ，s能級只能容納2個電子，所以為Ns²Np²，A原子序數小于氮元素，A為碳元素；C原子核外S能級電子總數和P能級電子總數相同，則C原子電子層數不大于3，C原子序數大于氮元素，P能級成對電子數等于未成對電子數，則p能級有4個電子，只有一種p能級，即C有2個電子層，核外電子排布式為1s²2s²2p⁴，故C為氧元素；D原子核外M層全充滿，N層只有1個電子，D原子序數為29，故D為銅元素．
故A為碳元素、B為氮元素、C為氧元素、D為銅元素．
（1）B為氮元素，原子的核外電子排布式為1s²2s²2p³，所以外圍電子排布圖為2s²2p³．
故答案為：2s²2p³．
（2）A為碳元素、B為氮元素、C為氧元素，同周期自左而右，第一電離能呈增大趨勢，但氮元素的2p能級為半滿穩定狀態，能量低，第一電離能高于同周期相鄰元素第一電離能，所以第一電離能N＞O＞C；同周期自左而右，電負性增大，所以電負性O＞N＞C．
故答案為：N＞O＞C；O＞N＞C．
（3）B為氮元素、C為氧元素，B和C兩元素形成的陰離子BC^-₃為NO^-₃，N原子雜化軌道數為

5+1

2

=3，采取sp²雜化，D原子最外層電子數全部參與成鍵，為平面三角形．
故答案為：sp²；平面三角形．
（4）A為碳元素、B為氮元素、C為氧元素，BC^-₃為NO₃^-，與NO₃^-互為等電子體且含有C、O兩元素的微粒是CO₃^2-．
故答案為：CO₃^2-．
 （5）NH₃是極性分子，且NH₃與水分子形成氫鍵更易發生化學反應；CH₄是非極性分子，根據相似相溶原理可知溶解性NH₃＞CH₄．
故答案為：溶解性：NH₃＞CH₄，因為NH₃是極性分子，且NH₃與水分子形成氫鍵更易發生化學反應；CH₄是非極性分子，根據相似相溶原理可知溶解性NH₃＞CH₄．
（6）D為銅元素，元素基態原子電子排布為1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d¹⁰4s¹；由單質形成的晶體晶胞圖可知，晶體為面方立方最密堆積；
D原子半徑為r，令晶胞的棱長為x，則2x²=（4r）²，所以x=2

2

r，所以晶胞的體積V=（2

2

r）³=16

2

r³．晶胞中含有的銅原子數目為8×

1

8

+6×

1

2

=4，所以晶胞的質量為4×

Mr

NA

g，所以晶體的密度為

4× Mr NA

16 2 r3

=

Mr

4 2 r3

．
故答案為：1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d¹⁰4s¹；面方立方最密堆積；

Mr

4 2 r3

．

點評：題目涉及元素推斷、核外電子排布規律、元素周期律、分子結構與性質、晶胞計算等，難度中等，是物質結構的綜合考查，（6）中注意晶胞棱長的計算，理解面方立方最密堆積是關鍵．