Question

11．A、B、C、D是元素周期表中前36號元素，它們的核電荷數依次增大．第二周期元素A原子的核外成對電子數是未成對電子數的2倍且有3個能級，B原子的最外層p軌道的電子為半充滿結構，C是地殼中含量最多的元素．D是第四周期元素，其原子核外最外層電子數與氫原子相同，其余各層電子均充滿．請回答下列問題：
（1）A、B、C第一電離能最大的元素其基態(tài)原子有3種不同能量的電子．基態(tài)D原子的電子排布式為1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d¹⁰4s¹．
（2）A的最高價氧化物對應的水化物分子中，其中心原子采取sp²雜化；BC₃^-的空間構型為平面三角形（用文字描述）．
（3）1mol AB^-中含有的π鍵數目為2N_A．
（4）如圖是金屬Ca和D所形成的某種合金的晶胞結構示意圖，則該合金中Ca和D的原子個數比是1：5．
（5）最新科技發(fā)現(xiàn)用高能射線照射液態(tài)氫化物H₂C時，一個H₂C分子能釋放出一個電子，同時產生一種陽離子．該陽離子具有較強的氧化性，試寫出該陽離子與S0₂的水溶液反應的離子方程式2H₂O⁺+SO₂=4H⁺+SO₄^2-．

Answer 1

分析 A、B、C、D都是前36號元素，它們的核電荷數依次增大，第二周期元素A原子的核外成對電子數是未成對電子數的2倍且有3個能級，故原子核外電子排布為1s²2s²2p²，故A為碳元素；C是地殼中含量最高的元素，所以C是O元素；B原子的最外層p軌道的電子為半滿結構，最外層電子排布為2s²2p³，故B為N元素；D是第四周期元素，其原子核外最外層電子數與氫原子相同，其余各層電子均充滿，故D元素原子各層電子數分別為2、8、18、1，是29號Cu元素，據此解答．

解答 解：A、B、C、D都是前36號元素，它們的核電荷數依次增大，第二周期元素A原子的核外成對電子數是未成對電子數的2倍且有3個能級，故原子核外電子排布為1s²2s²2p²，故A為碳元素；C是地殼中含量最高的元素，所以C是O元素；B原子的最外層p軌道的電子為半滿結構，最外層電子排布為2s²2p³，故B為N元素；D是第四周期元素，其原子核外最外層電子數與氫原子相同，其余各層電子均充滿，故D元素原子各層電子數分別為2、8、18、1，是29號Cu元素．
（1）C、N、O元素是同一周期元素，同一周期元素自左而右第一電離能呈增大趨勢，但N元素原子2p能級是半滿穩(wěn)定狀態(tài)，能量較低，第一電離能高于同周期相鄰元素，故第一電離能C＜O＜N，N原子核外電子排布式1s²2s²2p³，有3種能量不同的單子，D為Cu元素，原子核外電子數為29，其原子核外電子排布式為：1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d¹⁰4s¹，
故答案為：3；1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d¹⁰4s¹；
（2）H₂CO₃中C原子最外層電子數全部成鍵，沒有孤電子對，成1個C=O雙鍵，2個C-O單鍵，雜化軌道數目為3，采取sp²雜化，NO₃^-中N原子形成3個σ鍵，孤電子對=$\frac{5+1-2×3}{2}$=0，則應為平面三角形，
故答案為：sp²；平面三角形；
（3）將CN^-中C原子及1個負電荷換成1個N原子，可得的等電子體N₂，CN^-中形成C≡N三鍵，1個CN^-含有2個π鍵，故1mol CN^-中含有的π鍵個數為2N_A，
故答案為：2N_A；
（4）由晶胞結構可知，Ca原子處于頂點，晶胞中含有Ca原子數目為8×$\frac{1}{8}$=1，Cu原子處于晶胞內部與面上、面心，晶胞中Cu數目為1+4×$\frac{1}{2}$+4×$\frac{1}{2}$=5，故該合金中Ca和Cu的原子個數比為1：5，
故答案為：1：5；
（5）由H₂O分子釋放出電子時產生的一種陽離子具有較強的氧化性，該陽離子與SO₂水溶液反應離子方程式為：2H₂O⁺+SO₂=4H⁺+SO₄^2-，
故答案為：2H₂O⁺+SO₂=4H⁺+SO₄^2-．

點評 本題以元素的推斷為載體，考查了電離能、雜化理論、分子結構、核外電子排布規(guī)律、晶胞計算等知識點，是對物質結構知識的綜合考查，側重對知識遷移的運用、分析解決問題的能力考查，注意同一周期元素的第一電離能隨著原子序數的增大而呈增大的趨勢，但ⅢA族、VA族高于同周期相鄰元素的．