Question

（15分）【化學—選修3：物質結構與性質】
　a、b、c、d、f五種前四周期元素，原子序數依次增大；a、b、c三種元素的基態原子具有相同的能層和能級，第一電離能I₁(a)<I₁(c)<I₁(b)，且其中基態b原子的2p軌道處于半充滿狀態； d為周期表前四周期中電負性最小的元素；f的原子序數為29。請回答下列問題。(如需表示具體元素請用相應的元素符號)
（1）寫出ac₂的電子式__________；基態f原子的外圍電子排布式為                  。
（2）寫出一種與ac₂互為等電子體的物質的化學式                    。
（3）b的簡單氫化物的沸點比同族元素氫化物的沸點         。（填“高”或“低”）

（4）化合物M由c、d兩種元素組成，其晶胞結構如甲，則M的化學式為                。
（5）化合物N的部分結構如乙，N由a、b兩元素組成，則硬度超過金剛石。試回答：①N的晶體類型為________________________，其硬度超過金剛石的原因是___________________。
②N晶體中a、b兩元素原子的雜化方式均為___________________。

Answer 1

（除標注外，每空2分，共15分）
（1）                   3d¹⁰4s¹       
（2）  N₂O（寫NO₂⁺也計分）
（3） 高   
（4） KO₂      
(5) ①    原子晶體 （1分）
C—N鍵的鍵長小于C—C鍵，C—N鍵的鍵能大于C—C鍵 （合理答案均計分）   ②SP³

解析試題分析：a、b、c三種元素的基態原子具有相同的能層和能級，說明三種元素屬于同周期元素，基態b原子的2p軌道處于半充滿狀態；所以b是N元素，第一電離能I₁(a)<I₁(c)<I₁(b)，則a、c分別是C、O元素；d為周期表前四周期中電負性最小的元素，則d是K元素；f的原子序數為29，f是Cu元素。
（1）二氧化碳的電子式為；基態f原子的外圍電子的排布式為3d¹⁰4s^1   ；
（2）CO₂是3原子16價電子的分子，與之互為等電子體的物質有N₂O；
（3）N的氫化物是NH₃，氨氣分子間能形成氫鍵使沸點升高，所以b的簡單氫化物的沸點比同族元素氫化物的沸點高；
（4）根據“均攤法”，甲中d的個數為8×1/8+6×1/6=4，c₂的個數是12×1/4+1=4,所以M的化學式為KO₂
（5）①N的硬度超過金剛石，所以N是原子晶體；N原子的半徑比C小，所以C-N的鍵長比C-C的鍵長短鍵能大，共價鍵強，硬度大。
②N晶體中，C原子周圍都是4個共價單鍵，所以是sp³雜化，N原子周圍是3個根據單鍵，還有1對未成鍵電子，所以也是sp³雜化。
考點：考查元素推斷，物質結構與性質的關系，晶胞計算，化學鍵的判斷，電子式、分子式的書寫