Question

四種短周期元素A、B、C、D的原子序數(shù)依次遞增．其中A、B、C三種種元素基態(tài)原子的2p能級(jí)上都有未成對(duì)電子．且未成對(duì)電子個(gè)數(shù)分別是2、3、2；D與C可以形成D₂C和D₂C₂兩種化合物．回答下列問(wèn)題：
（1）已知A元素與氫元素形成的某種氣態(tài)化合物在標(biāo)準(zhǔn)狀況下的密度為1.161g?L^-1，則在該化合物的分子中A原子的雜化方式為

 

．
（2）A、B、C三種元素的第一電離能由小到大的順序?yàn)?div id="ukusxeb" class='quizPutTag' contenteditable='true'> 

（填元素符號(hào)）．
（3）+1價(jià)氣態(tài)基態(tài)陽(yáng)離子再欠去一個(gè)電子形成+2價(jià)氣態(tài)基態(tài)陽(yáng)離子所需要的能量稱(chēng)為第二電離能I₂，依次還有I₃、I₄、I₅…，推測(cè)D元素的電離能第一次突增應(yīng)出現(xiàn)在第

 

電離能．
（4）AC₂在高溫高壓下所形成的晶體其晶胞如圖1所示．該晶體的類(lèi)型屬于

 

晶體．該晶體中A原子軌道的雜化類(lèi)型為

 

．
（5）C和C形成原子個(gè)數(shù)比為1：3的常見(jiàn)離子．推測(cè)這種微粒的空間構(gòu)型為

 

．
（6）C和D形成的一種離子化合物D₂C的晶胞結(jié)構(gòu)如圖2所示．該晶體中陽(yáng)離子的配位數(shù)為

 

．距一個(gè)陰離子周?chē)�最近的所有�?yáng)離子為頂點(diǎn)構(gòu)成的幾何體為

 

．已知該晶胞的密度為ρ g?cm^-3，阿伏加德羅常數(shù)為N_A．則晶胞邊長(zhǎng)a=

 

cm（用含ρ、N_A的代數(shù)式表示）．

Answer 1

考點(diǎn)：位置結(jié)構(gòu)性質(zhì)的相互關(guān)系應(yīng)用,原子核外電子排布,判斷簡(jiǎn)單分子或離子的構(gòu)型,晶胞的計(jì)算,原子軌道雜化方式及雜化類(lèi)型判斷

專(zhuān)題：元素周期律與元素周期表專(zhuān)題,化學(xué)鍵與晶體結(jié)構(gòu)

分析：四種短周期元素A、B、C、D的原子序數(shù)依次遞增．其中A、B、C二種元素基態(tài)原子的2p能級(jí)上都有未成對(duì)電子，核外電子排布式分別為1s²2s²2p²、1s²2s²2p³、1s²2s²2p⁴，則A為碳、B為N、C為O；D與C可以形成D₂C和D₂C₂兩種化合物，則D為Na，
（1）碳元素與氫元素形成的某種氣態(tài)化合物在標(biāo)準(zhǔn)狀況下的密度為1.161g?L^-1，則該化合物的相對(duì)分子質(zhì)量=1.161×22.4=26，應(yīng)是C₂H₂，根據(jù)C原子形成的σ鍵及孤對(duì)電子判斷雜化方式；
（2）同周期隨原子序數(shù)增大第一電離能呈增大趨勢(shì)，但N元素原子2p能級(jí)容納3個(gè)電子，處于半滿(mǎn)穩(wěn)定狀態(tài)，能量較低；
（3）不同能層能量形成較大，故失去不同能層的電子時(shí)，電離能發(fā)生突增；
（4）由晶胞圖可知晶胞中每個(gè)C形成4個(gè)C-O鍵，每個(gè)O形成2個(gè)O-C鍵，形成空間的立體網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，該晶體的類(lèi)型屬于原子晶體，根據(jù)C原子形成的σ鍵及孤對(duì)電子判斷雜化方式；
（5）C和C形成原子個(gè)數(shù)比為1：3的常見(jiàn)離子為CO₃^2-，計(jì)算C原子價(jià)層電子對(duì)數(shù)與孤電子對(duì)，確定其空間構(gòu)型；
（6）由Na₂O晶胞結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)可知，晶胞中黑色球數(shù)目=8×

1

8

+6×

1

2

=4，白色球數(shù)目=8，故白色球?yàn)镹a⁺離子、黑色球?yàn)镺^2-，根據(jù)白色球周?chē)�的黑色球�?shù)目判斷Na⁺離子的配位數(shù)；
以晶胞中上面心O^2-離子為研究對(duì)象，距一個(gè)O^2-周?chē)�最近的Na⁺離子有8個(gè)，位于晶胞中上層4個(gè)Na⁺及上面晶胞中的下層4個(gè)Na⁺，8個(gè)Na⁺離子構(gòu)成的幾何體中每個(gè)都是正方形，形成立方體結(jié)構(gòu)；
計(jì)算晶胞的質(zhì)量，棱長(zhǎng)=

3	晶胞質(zhì)量 晶胞密度

．

解答： 解：（1）碳元素與氫元素形成的某種氣態(tài)化合物在標(biāo)準(zhǔn)狀況下的密度為1.161g?L^-1，則該化合物的相對(duì)分子質(zhì)量=1.161×22.4=26，應(yīng)是C₂H₂，分子中C原子沒(méi)有孤對(duì)電子、形成2個(gè)σ鍵，采取sp雜化，
故答案為：sp；
（2）同周期隨原子序數(shù)增大第一電離能呈增大趨勢(shì)，但N元素原子2p能級(jí)容納3個(gè)電子，處于半滿(mǎn)穩(wěn)定狀態(tài)，能量較低，第一電離能高于同周期相鄰元素，故第一電離能C＜O＜N，
故答案為：C＜O＜N；
（3）D為Na元素，第三能層只有3s¹，第3能層與第2能層能量相差較大，故失去第2能層時(shí)電子需要能量突增，即電離能第一次突增應(yīng)出現(xiàn)在第二電離能，
故答案為：二；
（4）由CO₂在高溫高壓下所形成的晶體晶胞圖，可知晶胞中每個(gè)C形成4個(gè)C-O鍵，每個(gè)O形成2個(gè)O-C鍵，形成空間的立體網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，該晶體的類(lèi)型屬于原子晶體，該晶體中C原子形成4個(gè)σ鍵，沒(méi)有孤對(duì)電子，C原子采取sp³雜化，
故答案為：原子；sp³；
（5）C和C形成原子個(gè)數(shù)比為1：3的常見(jiàn)離子為CO₃^2-，離子中C原子孤電子對(duì)數(shù)=

4+2-2×3

2

=0、價(jià)層電子對(duì)數(shù)=3+0=3，故這種微粒的空間構(gòu)型為平面三角形，
故答案為：平面三角形；
（6）由Na₂O晶胞結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)可知，晶胞中黑色球數(shù)目=8×

1

8

+6×

1

2

=4，白色球數(shù)目=8，故白色球?yàn)镹a⁺離子、黑色球?yàn)镺^2-，該晶體中Na⁺離子周?chē)��?個(gè)O^2-，故Na⁺離子的配位數(shù)為4；
以晶胞中上面心O^2-離子為研究對(duì)象，距一個(gè)O^2-周?chē)�最近的Na⁺離子有8個(gè)，位于晶胞中上層4個(gè)Na⁺及上面晶胞中的下層4個(gè)Na⁺，8個(gè)Na⁺離子構(gòu)成的幾何體中每個(gè)都是正方形，形成立方體結(jié)構(gòu)；該晶胞質(zhì)量=4×

62

NA

g，該晶胞的密度為ρ g?cm^-3，
則晶胞邊長(zhǎng)a=

3	4× 62 NA g ρ g?cm-3

=

3	248 ρ?NA

cm，
故答案為：4；立方體；

3	248 ρ?NA

．

點(diǎn)評(píng)：本題考查物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)，涉及核外電子排布、電離能、分子結(jié)構(gòu)與雜化軌道、晶胞結(jié)構(gòu)與計(jì)算，晶胞結(jié)構(gòu)對(duì)學(xué)生的空間想象有一定的要求，注意利用均攤法進(jìn)行計(jì)算，難度中等．