Question

有A、B、C、D四种元素。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，且最外层电子只有一个。请回答下列问题：

（1）ACl₃分子中A的杂化类型为         。ACl₃分子的空间构型为          。

（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）A、B、C三元素原子第一电离能由大到小的顺序为                （用元素符号表示）。C₆₀分子中每个原子只跟相邻的3个原子形成共价键，且每个原子最外层都满足8电子稳定结构，则C₆₀分子中π键的数目为       。

（4）D的基态原子有     种能量不同的电子；D²⁺ 的价电子排布式为         。已知D晶体中微粒的堆积方式为面心立方堆积，晶体中一个晶胞的边长为a cm，则D晶体的密度为              （写出含a的表达式，用N_A表示阿伏加德罗常数的值）。

Answer

（1）sp3杂化（2分）    三角锥型（2分）

（2）能量最低原理（2分）

（3）N   Si   Mg  （2分）    30（2分）

(4)  7 （1分） 3d9 （1分）  g/cm3（3分）

【解析】

试题分析：A原子的p轨道中有3个未成对电子，则其电子排布为ns2np3，位于周期表第VA族，因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，故A必为N；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，则有两种可能，即1s22s22p4（O）或1s22s22p63s2（Mg），O位于p区而Mg位于s区，故B为Mg；因s轨道只能容纳两个电子，且电子排布时先排s轨道再排p轨道，故n=2，C的外围电子排布为3s23p2，C为Si；D原子M能层为全充满状态，且最外层电子只有一个则其核外电子排布为1s22s22p63s23p63d104s1，故D为29号元素Cu。

（1）ACl3分子为NCl3，由中心原子杂化类型判断方法，该分子价电子对为(5+3)/2=4，故中心原子为sp3杂化；因N有一个孤电子对，故分子构型为三角锥形。该分子可仿照NH3进行判断。

（2）该同学的错误在于3p轨道上的电子应排在3s轨道上。电子总是先排能量低的轨道再排能量高的轨道，这是依据能量最低原理。

（3）元素第一电离能，同主族由上向下逐渐减小，故第一电离能：N>P；同周期由左向右逐渐增大，但第二、第五主族元素大于同周期第三、第六主族元素第一电离能，故第一电离能：P>Si>Mg，综合可知，第一电离能由大到小顺序为N>Si>Mg。C最外层有4个电子，其中3个与相邻原子形成3个共价键；因每个原子最外层满足8个电子稳定结构，所以每2个C各提供一个电子形成一个电子对，形成π键，故π键总数为60÷2=30个。

（4）Cu的核外电子排布为1s22s22p63s23p63d104s1，所以有7种能量不同的电子；Cu2+是Cu失去4s和3d轨道上各一个电子，共2个电子，所以价电子排布为3d9。面心立方的晶胞模型如下：

因此，每个晶胞中含有的原子数为4，则该晶体的密度为：=g/cm3。

考点：考查轨道杂化，分子构型，核外电子排布规律，元素第一电离能，化学键，晶胞相关计算。