Question

碳、镁、镍在工业生产和科研领域有广泛用途。请回答下列问题：

（1）基态碳原子中，能量最高的电子所占用的能级符号为_________；该能级中原子轨道的电子云形状为______________________。

（2）从石墨中可剥离出由单层碳原子构成的石墨烯，石墨烯中碳原子和共价键的数目之比为________。

（3）Mg²⁺能形成多种配合物和配离子，如Na₄[Mg(PO₃)₄]、Mg[EDTA]^2- EDTA的结构简式为（）等。

①PO₃^-的立体构型为____________，其中心原子的杂化轨道类型为__________，其中杂化轨道的作用为________________________________________________。

②是常用的分析试剂。其中位于同周期的三种基态原子第一电离能由小到大的顺序为________________（用元素符号表示）；这三种元素形成的一种离子与CS₂互为等电子体，该离子符号为_____________。

（4）晶体镁的堆积模型为____________；其中镁原子的配位数为______________。

（5）碳、镁、镍形成的某晶体的晶胞结构如图所示。若晶体密度为ρg·cm^-1，阿伏伽德罗常数的值为N_A，则晶胞参数a=___________pm（用代数式表示）。

Answer

2p 哑铃形（或纺锤形） 2：3 平面三角形 sp2 形成α键 C＜O＜N CNO- 六方最密堆积 12 1010

【解析】(1)基态碳原子核外有2个电子层，能量最高的电子所占用的能级符号为2p；该能级中原子轨道的电子云形状为纺锤形，故答案为：2p；纺锤形；

(2)石墨烯中每个碳原子与周围的3个碳原子通过共价键结合，每个碳原子含有 个共价键，因此碳原子和共价键的数目之比为1： =，故答案为： ；

(3)①PO3-中P原子的价层电子对数=3+×(5+1-2×3)=3，P原子采用sp2杂化，立体构型为平面三角形，其中杂化轨道形成σ键，故答案为：平面三角形； sp2；形成σ键；

②是常用的分析试剂。其中位于同周期的三种基态原子为C、N、O，由于N原子的2p为半充满结构，较为稳定，第一电离能由小到大的顺序为C＜O＜N；这三种元素形成的一种离子与CS2互为等电子体，该离子为CNO-，故答案为：C＜O＜N ；CNO-；

(4)晶体镁的堆积模型为六方最密堆积；其中镁原子的配位数为12，故答案为：六方最密堆积；12；

(5)该晶胞中C原子个数=1，Mg原子个数=8×=1，Ni原子个数=6×=3，1mol晶胞的质量为12+24+59×3=213g，则ρg·cm-1=，解得a=×1010pm，故答案为： ×1010。

点睛：本题考查物质结构和性质，为高考常考查点，涉及晶胞计算、价层电子对互斥理论、等电子体等知识点，侧重考查学生的计算能力、空间想象能力，难点是(5)晶胞计算，注意cm与pm单位之间的换算。