Question

A、B、C、D、E都是周期表中前四周期的元素。已知A原子的p軌道中有3個未成對電子，其氣態(tài)氫化物在水中的溶解度在同族元素所形成的氫化物中最大。B 的基態(tài)原子占據(jù)兩種形狀的原子軌道，且兩種形狀軌道中的電子總數(shù)均相同，B位于元素周期表的s區(qū)。C元素原子的外圍電子層排布式為ns^n—1np^n—1。 D原子M能層為全充滿狀態(tài)，且最外層無成對電子，E為第四周期未成對電子數(shù)最多的元素。請回答下列問題：
（1）寫出E基態(tài)原子的電子排布式                  ；E在周期表中的位置是           ，其基態(tài)原子有       種能量不同的電子。
（2）某同學(xué)根據(jù)上述信息，推斷B的核外電子排布如右圖所示，

該同學(xué)所畫的電子排布圖違背了                      。
（3）已知A和C形成的化合物X中每個原子的最外層均為8電子穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，則X的化學(xué)式為                   ，X是一種超硬物質(zhì)，耐磨損、抗腐蝕能力強，推測X的晶體類型為              。
（4）B的單質(zhì)與A的最高價含氧酸的稀溶液反應(yīng)，能將A還原至最低價態(tài)，寫出該反應(yīng)的化學(xué)方程式                                                                。
（5） 已知D晶體的粒子堆積方式為面心立方最密堆積，若該晶體中一個晶胞的邊長為a cm，則D晶體的密度為               g/cm³（寫出含a的表達(dá)式，用N_A表示阿伏加德羅常數(shù)的值）。若D的原子半徑為r ，則在D晶胞中用r表示出這種堆積模型的空間利用率為                。（列式表示，不需化簡）

Answer 1

（1）1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁵4s¹            第4周期第ⅥB族       7   
（2） 能量最低原理         （3）Si₃N₄    原子晶體
（4）4Mg + 10HNO₃＝ 4Mg(NO₃)₂ + NH₄NO₃ + 3H₂O
（5）256/a³N_A               4×r³/ (2r)³

試題分析：A原子的p軌道中有3個未成對電子，其氣態(tài)氫化物在水中的溶解度在同族元素所形成的氫化物中最大，這說明A應(yīng)該是氮元素。B 的基態(tài)原子占據(jù)兩種形狀的原子軌道，且兩種形狀軌道中的電子總數(shù)均相同，B位于元素周期表的s區(qū)，所以B是鎂元素。C元素原子的外圍電子層排布式為ns^n—1np^n—1，其中能＝2，則n＝3，所以C是硅元素。D原子M能層為全充滿狀態(tài)，且最外層無成對電子，這說明D是銅元素。E為第四周期未成對電子數(shù)最多的元素，所以E是鉻6元素。
（1）根據(jù)構(gòu)造原理可知，鉻元素基態(tài)原子的電子排布式1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁵4s¹ 。鉻的原子序數(shù)是24，位于周期表的第4周期第ⅥB族。由于同一能層中不同能級的能量也是不相同的，所以鉻也是元素基態(tài)原子有7種能量不同的電子。
（2）根據(jù)軌道表達(dá)式可知，同學(xué)所畫的電子排布圖違背了能量最低原理。
（3）A和C形成的化合物X中每個原子的最外層均為8電子穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，由于Si位于第ⅣA族，氮元素位于第ⅤA族，則X的化學(xué)式Si₃N₄。根據(jù)X的物理性質(zhì)可知形成的晶體是原子晶體。
（4）氮元素的最低價是－3價，所以其還原產(chǎn)物是硝酸銨，則反應(yīng)的化學(xué)方程式是4Mg + 10HNO₃＝ 4Mg(NO₃)₂ + NH₄NO₃ + 3H₂O。
（4）在立方體頂點的微粒為8個晶胞共有，在面心的為2個晶胞共有，則微粒數(shù)為：8×1/8 + 6×1/2 = 4。該晶體中一個晶胞的邊長為a cm，則，解得密度＝256/a³N_A。
根據(jù)晶胞結(jié)構(gòu)可知，4r＝，解得a＝
則晶胞立方體的體積為
晶胞中4個金屬原子的體積為
所以此晶胞中原子空間占有率是4×r³/(2r)³
點評：該題是高考中的常見題型，屬于中等難度的試題。試題綜合性強，側(cè)重對學(xué)生能力的培養(yǎng)和解題方法的指導(dǎo)與訓(xùn)練，旨在考查學(xué)生靈活運用基礎(chǔ)知識解決實際問題的能力，有利于培養(yǎng)學(xué)生的應(yīng)試能力和邏輯推理能力。該題以“周期表中元素的推斷”為載體，考查學(xué)生對元素周期表的熟悉程度及其對表中各元素性質(zhì)和相應(yīng)原子結(jié)構(gòu)的周期性遞變規(guī)律的認(rèn)識和掌握程度。考查了學(xué)生對物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)關(guān)系以及運用元素周期律解決具體化學(xué)問題的能力。