Question

原子序數(shù)依次遞增的甲、乙、丙、丁、戊是周期表中前30號(hào)元素，其中甲、乙、丙三元素的基態(tài)原子2p能級(jí)都有單電子，單電子個(gè)數(shù)分別是2、3、2；丁與戊原子序數(shù)相差18，戊元素是周期表中ds區(qū)的第一種元素．回答下列問題：
（1）甲能形成多種常見單質(zhì)，在熔點(diǎn)較低的單質(zhì)中，每個(gè)分子周圍緊鄰的分子數(shù)為

 

；在熔點(diǎn)很高的兩種常見單質(zhì)中，X的雜化方式分別為

 

、

 

．
（2）14g乙的單質(zhì)分子中π鍵的個(gè)數(shù)為

 

．
（3）+1價(jià)氣態(tài)基態(tài)陽離子再失去一個(gè)電子形成+2價(jià)氣態(tài)基態(tài)陽離子所需要的能量稱為第二電離能I₂，依次還有I₃、I₄、I₅…，推測丁元素的電離能突增應(yīng)出現(xiàn)在第

 

電離能．
（4）戊的基態(tài)原子有

 

種形狀不同的原子軌道；
（5）丙和丁形成的一種離子化合物的晶胞結(jié)構(gòu)如圖，該晶體中陽離子的配位數(shù)為

 

．距一個(gè)陰離子周圍最近的所有陽離子為頂點(diǎn)構(gòu)成的幾何體為

 

．已知該晶胞的密度為ρg/cm³，阿伏加德羅常數(shù)為N_A，求晶胞邊長a=

 

cm． （用含ρ、N_A的計(jì)算式表示）
（6）甲、乙都能和丙形成原子個(gè)數(shù)比為1：3的常見微粒，推測這兩種微粒的空間構(gòu)型為

 

．

Answer 1

考點(diǎn)：晶胞的計(jì)算,原子核外電子排布,元素電離能、電負(fù)性的含義及應(yīng)用,原子軌道雜化方式及雜化類型判斷

專題：原子組成與結(jié)構(gòu)專題,化學(xué)鍵與晶體結(jié)構(gòu)

分析：甲、乙、丙原子序數(shù)依次遞增，甲、乙、丙三元素的基態(tài)原子2p能級(jí)都有單電子，單電子個(gè)數(shù)分別是2、3、2，故甲、乙、丙分別是C、N、O，戊元素是周期表中ds區(qū)的第一種元素，所以戊為Cu，丁與戊原子序數(shù)相差18，則丁為Na．
（1）碳單質(zhì)中熔點(diǎn)較低的是C₆₀，分子密堆積，每個(gè)分子周圍緊鄰的分子數(shù)為12個(gè)．熔點(diǎn)較高的有金剛石和石墨，金剛石中碳原子是sp³雜化，而石墨層狀結(jié)構(gòu)，碳原子是sp²雜化；
（2）氮?dú)夥肿又泻�有三鍵，三鍵是由1個(gè)δ鍵和2個(gè)π鍵構(gòu)成的，14g氮?dú)馐?.5mol，所以分子中π鍵的個(gè)數(shù)為N_A；
（3）鈉是第IA元素，失去1個(gè)電子后，就達(dá)到穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，所以電離能突增應(yīng)出現(xiàn)在第二電離能；
（4）銅原子的基態(tài)原子軌道是s、p、d，所以有3種形狀不同的原子軌道；
（5）根據(jù)晶胞（Na₂O）結(jié)構(gòu)可知，頂點(diǎn)和面心處是陰離子，陽離子全部在晶胞內(nèi)，所以與鈉離子最近的陰離子是4個(gè)，即配位數(shù)是4．而距一個(gè)陰離子周圍最近的所有陽離子為頂點(diǎn)構(gòu)成的幾何體是正方體．該晶胞中含有4個(gè)陰離子；
（6）甲、乙都能和丙形成原子個(gè)數(shù)比為1：3的常見微粒分別是CO₃^2-、NO₃^-，中心原子含σ鍵電子對數(shù)為3對．

解答： 解：由分析知甲、乙、丙、丁、戊分別是C、N、O、Na、Cu元素，
（1）碳單質(zhì)中熔點(diǎn)較低的是C₆₀，分子密堆積，晶體結(jié)構(gòu)類似于干冰，每個(gè)分子周圍緊鄰的分子數(shù)=3×8×

1

2

=12個(gè)．
熔點(diǎn)較高的有金剛石和石墨，金剛石中碳原子全部形成4個(gè)共價(jià)鍵，所以是sp³雜化，而石墨層狀結(jié)構(gòu)，碳原子形成3個(gè)共價(jià)鍵，所以是sp²雜化．
故答案為：12；sp²；sp³；
（2）氮?dú)夥肿又泻�有三鍵，三鍵是由1個(gè)δ鍵和2個(gè)π鍵構(gòu)成的，14g氮?dú)馕镔|(zhì)的量=

14g

28g/mol

=0.5mol，所以14g氮?dú)夥肿又笑墟I的個(gè)數(shù)=2×0.5N_A=N_A，
故答案為：N_A．
（3）鈉是第IA元素，最外層有1個(gè)電子，失去1個(gè)電子后，就達(dá)到穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，再失電子會(huì)很困難，所以電離能突增應(yīng)出現(xiàn)在第二電離能，故答案為：二；
（4）Cu是29號(hào)元素，原子核外電子數(shù)為29，基態(tài)原子核外電子排布式為：1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d¹⁰4s¹，可以看出銅原子的基態(tài)原子軌道是s、p、d，所以有3種形狀不同的原子軌道，故答案為：3；
（5）根據(jù)晶胞（Na₂O）結(jié)構(gòu)可知N（Na⁺）：N（O^2-）=2：1，所以頂點(diǎn)和面心處是陰離子，陽離子全部在晶胞內(nèi)，所以與鈉離子最近的陰離子是4個(gè)，即配位數(shù)是4．而距一個(gè)陰離子周圍最近的所有陽離子為頂點(diǎn)構(gòu)成的幾何體是正方體．該晶胞中含有4個(gè)陰離子，所以有

a3×ρ×NA

62

=4，解得a=

3	248 ρNA

．
故答案為：8；正方體（立方體）；

3	248 ρNA

；
（6）甲、乙都能和丙形成原子個(gè)數(shù)比為1：3的常見微粒分別是CO₃^2-、NO₃^-，中心原子含σ鍵電子對數(shù)為3對，CO₃^2-含有的電子對數(shù)=3+

4+2-2×3

2

=3，NO₃^-含有的電子對數(shù)=3+

5+1-2×3

2

=3，所以都是平面三角形結(jié)構(gòu)，
故答案為：平面三角形．

點(diǎn)評：本題考查了晶胞的計(jì)算、核外電子排布、原子軌道雜化方式等內(nèi)容，綜合性較強(qiáng)，難度較大，注意利用均攤法解答晶胞的計(jì)算．