Question

【題目】有A、B、C、D、E五種原子序數依次增大的元素(原子序數均小于30)。A的基態原子2p能級有3個單電子；C的基態原子2p能級有1個單電子；E的內部各能層均排滿，且最外層有一個電子；D與E同周期，價電子數為2。則：

（1）寫出基態E原子的價電子排布式___________。

（2）A的單質分子中π鍵的個數為________。

（3）A、B、C三種元素第一電離能由大到小的順序為_______(用元素符號表示)

（4）B元素的氫化物的沸點是同族元素中最高的，原因是_______。

（5）A的最簡單氫化物分子的空間構型為_____，其中A原子的雜化類型是__。

（6）C和D形成的化合物的晶胞結構如圖，已知晶體的密度為ρg·cm-3，阿伏加德羅常數為NA，求晶胞邊長a=__________ pm. (用ρ、NA，C和D化合物的摩爾質量為M g.mol-1的計算式表示)

Answer 1

【答案】 3d104s1 2 F＞N＞O 水分子間 氫鍵 三角錐形 sp3 1010

【解析】有A、B、C、D、E五種原子序數依次增大的元素（原子序數均小于30），A的基態原子2p能級有3個單電子，原子核外電子排布為1s22s22p3，則A是N元素；C的基態原子2p能級有1個單電子，且C的原子序數大于A，其原子核外電子排布為1s22s22p5，所以C是F元素；B的原子序數介于氮、氟之間，故B為O元素；E原子核外有成單電子，其次外層有3個能級且均排滿電子，且原子序數小于30，則E處于第四周期，其基態原子的價電子排布式[Ar]3d104s1，則E是Cu元素；D與E同周期，價電子數為2，則D是Ca元素，據此解答。

根據以上分析，

（1）E是銅元素，根據構造原理知，其基態原子的價電子排布式[Ar]3d104s1，故基態Cu原子的價電子排布式為：3d104s1；

因此，本題正確答案是：3d104s1；
（2）氮氣的結構式為：N≡N，所以氮氣分子中含有一個σ鍵和兩個π鍵；

因此，本題正確答案是：2；
（3）同一周期中，元素的第一電離能隨著原子序數的增大呈增大趨勢，但N元素2p能級容納3個電子，處于半滿穩定狀態，能量較低，第一電離能大于同周期相鄰元素，則第一電離能由大到小的順序為F＞N＞O；

因此，本題正確答案是：F＞N＞O；
（4）B元素的氫化物是水，水分子間能存在氫鍵，氫鍵比范德華力更強，H2O的沸點是同族元素中最高的；

因此，本題正確答案是：水分子間氫鍵；
（5）N元素的簡單氫化物是氨氣，NH3分子中氮原子價層電子對=3+=4，且含有一個孤電子對，所以分子空間構型是三角錐形，N原子采取sp3雜化；

因此，本題正確答案是：三角錐形；sp3；
（6）F和Ca形成的化合物為CaF2，由晶胞結構可知，晶胞中白色球數目=8、黑色球數目=8×+6×=4，白色球為F、黑色球為Ca，則晶胞質量=4×=g，

晶胞的體積===cm3，故晶胞邊長a=cm=1010pm。

因此，本題正確答案是：1010。