Question

A、B、C、D、E都是周期表中前四周期的元素。已知A原子的p轨道中有3个未成对电子，其气态氢化物在水中的溶解度在同族元素所形成的氢化物中最大。B 的基态原子占据两种形状的原子轨道，且两种形状轨道中的电子总数均相同，B位于元素周期表的s区。C元素原子的外围电子层排布式为ns^n—1np^n—1。 D原子M能层为全充满状态，且最外层无成对电子，E为第四周期未成对电子数最多的元素。请回答下列问题：

（1）写出E基态原子的电子排布式                  ；E在周期表中的位置是           ，其基态原子有       种能量不同的电子。

（2）某同学根据上述信息，推断B的核外电子排布如右图所示，

该同学所画的电子排布图违背了                      。

（3）已知A和C形成的化合物X中每个原子的最外层均为8电子稳定结构，则X的化学式为                   ，X是一种超硬物质，耐磨损、抗腐蚀能力强，推测X的晶体类型为              。

（4）B的单质与A的最高价含氧酸的稀溶液反应，能将A还原至最低价态，写出该反应的化学方程式                                                                。

（5） 已知D晶体的粒子堆积方式为面心立方最密堆积，若该晶体中一个晶胞的边长为a cm，则D晶体的密度为               g/cm³（写出含a的表达式，用N_A表示阿伏加德罗常数的值）。若D的原子半径为r ，则在D晶胞中用r表示出这种堆积模型的空间利用率为                。（列式表示，不需化简）

Answer

（1）1s22s22p63s23p63d54s1            第4周期第ⅥB族       7   

（2） 能量最低原理         （3）Si3N4    原子晶体

（4）4Mg + 10HNO3＝ 4Mg(NO3)2 + NH4NO3 + 3H2O

（5）256/a3NA               4×r3/ (2r)3

【解析】

试题分析：A原子的p轨道中有3个未成对电子，其气态氢化物在水中的溶解度在同族元素所形成的氢化物中最大，这说明A应该是氮元素。B 的基态原子占据两种形状的原子轨道，且两种形状轨道中的电子总数均相同，B位于元素周期表的s区，所以B是镁元素。C元素原子的外围电子层排布式为nsn—1npn—1，其中能＝2，则n＝3，所以C是硅元素。D原子M能层为全充满状态，且最外层无成对电子，这说明D是铜元素。E为第四周期未成对电子数最多的元素，所以E是铬6元素。

（1）根据构造原理可知，铬元素基态原子的电子排布式1s22s22p63s23p63d54s1 。铬的原子序数是24，位于周期表的第4周期第ⅥB族。由于同一能层中不同能级的能量也是不相同的，所以铬也是元素基态原子有7种能量不同的电子。

（2）根据轨道表达式可知，同学所画的电子排布图违背了能量最低原理。

（3）A和C形成的化合物X中每个原子的最外层均为8电子稳定结构，由于Si位于第ⅣA族，氮元素位于第ⅤA族，则X的化学式Si3N4。根据X的物理性质可知形成的晶体是原子晶体。

（4）氮元素的最低价是－3价，所以其还原产物是硝酸铵，则反应的化学方程式是4Mg + 10HNO3＝ 4Mg(NO3)2 + NH4NO3 + 3H2O。

（4）在立方体顶点的微粒为8个晶胞共有，在面心的为2个晶胞共有，则微粒数为：8×1/8 + 6×1/2 = 4。该晶体中一个晶胞的边长为a cm，则，解得密度＝256/a3NA。

根据晶胞结构可知，4r＝，解得a＝

则晶胞立方体的体积为

晶胞中4个金属原子的体积为

所以此晶胞中原子空间占有率是4×r3/(2r)3

考点：考查核外电子排布、轨道表达式、晶体类型、晶体结构的判断和计算