Question

【題目】[化學(xué)——選修3：物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)】

A、B、C、D、E為原子序數(shù)依次增大的五種元素，A的一種同位素可用于考古中測(cè)定生物的死亡年代； B與A同周期，其s能級(jí)電子數(shù)比p能級(jí)電子數(shù)多；C原子的最外層電子數(shù)是次外層的3倍；D與B同主族；E的原子序數(shù)為29。回答下列問(wèn)題：

（1）五種元素中第一電離能最大的是 （填元素符號(hào)），其中D原子價(jià)電子排布圖為 。

（2）元素B的簡(jiǎn)單氣態(tài)氫化物的沸點(diǎn) （填“高于”或“低于”）元素A的簡(jiǎn)單氣態(tài)氫化物的沸點(diǎn)，其主要原因是 ； A的簡(jiǎn)單氣態(tài)氫化物中心原子的雜化軌道類型為 。

（3）BC3-的立體構(gòu)型為 ，與其互為等電子體的分子是 （寫化學(xué)式）。

（4）EC在加熱條件下容易轉(zhuǎn)化為E2C，從原子結(jié)構(gòu)的角度解釋原因 ；E原子的外圍電子排布式為 ，E晶體的堆積方式為 （填序號(hào)）

①簡(jiǎn)單立方堆積 ②體心立方堆積

③六方最密堆積 ④面心立方最密堆積

（5）硼與D可形成一種耐磨材料F，其結(jié)構(gòu)與金剛石相似（如右圖），可由硼的三溴化物和D的三溴化物于高溫下在氫氣的氛圍中合成。寫出合成F的化學(xué)方程式： 。F的晶胞邊長(zhǎng)為a pm，則該晶體密度的表達(dá)式為 g·cm-3。 (用含a、NA的式子表示，不必化簡(jiǎn)）。

Answer 1

【答案】（1）N

（2）高于 NH3分子間形成氫鍵，而CH4分子間沒(méi)有氫鍵 sp3

（3）平面三角形 SO3、SeO3、BF3、BCl3等

（4）Cu2+價(jià)電子為3d9， 而Cu+價(jià)電子為3d10，處于全充滿狀態(tài)，能量低，穩(wěn)定。

[Ar]3d104s1或1s22s22p63s23p63d104s1 ④

（5）Br3＋PBr3＋3H2BP＋6HBr

【解析】

試題分析：A、B、C、D、E為原子序數(shù)依次增大的五種元素，A的一種同位素可用于考古中測(cè)定生物的死亡年代，則A為碳元素； B與A同周期，其s能級(jí)電子數(shù)比p能級(jí)電子數(shù)多，原子核外電子數(shù)排布式為1s22s22p3，則B為N元素；C原子的最外層電子數(shù)是次外層的3倍，原子只能有2個(gè)電子層，最外層電子數(shù)為6，故C為O元素；D與B同主族，則D為P元素；E的原子序數(shù)為29，則E為Cu;（1）非金屬性越強(qiáng)第一電離能越大，N元素原子2p能級(jí)為半滿穩(wěn)定狀態(tài)，能量較低，第一電離能高于同周期相鄰元素的，故N元素的第一電離能最大，D為P元素，原子價(jià)電子排布式為3s23p3，原子價(jià)電子排布圖為 ；（2）元素A、B的簡(jiǎn)單氣態(tài)氫化物分別為CH4、NH3，NH3分子之間存在氫鍵，沸點(diǎn)高于甲烷的，甲烷分子中C原子形成4個(gè)C-H將，沒(méi)有孤對(duì)電子，故碳原子采取sp3雜化，故答案為：高于；NH3分子之間存在氫鍵；sp3；

（3）NO3-中N原子孤電子對(duì)數(shù)=(5+1-2×3)/2=0，價(jià)層電子對(duì)數(shù)=3+0=3，立體構(gòu)型為平面三角形，與其互為等電子體的分子是SO3；

（4）Cu2+離子外圍電子排布為3d9，而Cu+離子外圍電子排布為3d10，為全滿穩(wěn)定狀態(tài)，Cu2O更穩(wěn)定，CuO在加熱條件下容易轉(zhuǎn)化為Cu2O，Cu原子的外圍電子排布式為：3d104s1，Cu晶體的堆積方式為面心立方最密堆積，故答案為：Cu2+離子外圍電子排布為3d9，而Cu+離子外圍電子排布為3d10，為全滿穩(wěn)定狀態(tài)，Cu2O更穩(wěn)定；3d104s1；④；

（5）硼與P可形成一種耐磨材料F，其結(jié)構(gòu)與金剛石相似（如圖），則F為BP，可由硼的三溴化物和D的三溴化物于高溫下在氫氣的氛圍中合成，合成F的化學(xué)方程式：BBr3+PBr3+3H2BP+6HBr，

金剛石晶胞中C原子數(shù)目為4+8×+6×=8，則晶胞中B、P原子數(shù)目均為4，晶胞質(zhì)量為4×（11+31）/NAg，晶胞邊長(zhǎng)為a pm，則該晶體密度為4×（11+31）/NAg÷（a×10-10 cm）3=。