Question

原子序數(shù)依次增大的四種元素A、B、C、D分別處于第一至第四周期，自然界中存在多種A的化合物，B原子核外電子有6種不同的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，B與C可形成正四面體形分子，D的基態(tài)原子的最外能層只有一個(gè)電子，其他能層均已充滿(mǎn)電子．請(qǐng)回答下列問(wèn)題：

（1）這四種元素中電負(fù)性最大的元素，其基態(tài)原子的價(jià)電子排布圖為

 

，第一電離能最小的元素是

 

（填元素符號(hào)）．
（2）C所在主族的前四種元素分別與A形成的化合物，沸點(diǎn)由高到低的順序是

 

（填化學(xué)式），呈現(xiàn)如此遞變規(guī)律的原因是

 

．
（3）B元素可形成多種單質(zhì)，一種晶體結(jié)構(gòu)如圖一所示，其原子的雜化類(lèi)型為

 

、另一種的晶胞如圖二所示，該晶胞的空間利用率為

 

，若此晶胞中的棱長(zhǎng)為356.6pm，則此晶胞的密度為

 

g?cm^-3（保留兩位有效數(shù)字）．（

3

=1.72）
（4）D元素形成的單質(zhì)，其晶體的堆積模型為

 

，D的醋酸鹽晶體局部結(jié)構(gòu)如圖三，該晶體中含有的化學(xué)鍵是

 

（填選項(xiàng)序號(hào)）．
①極性鍵    ②非極性鍵    ③配位鍵    ④金屬鍵
（5）向D的硫酸鹽溶液中滴加過(guò)量氨水，觀察到的現(xiàn)象是

 

．請(qǐng)寫(xiě)出上述過(guò)程的離子方程式：

 

．

Answer 1

考點(diǎn)：晶胞的計(jì)算,原子核外電子排布,位置結(jié)構(gòu)性質(zhì)的相互關(guān)系應(yīng)用

專(zhuān)題：元素周期律與元素周期表專(zhuān)題,化學(xué)鍵與晶體結(jié)構(gòu)

分析：原子序數(shù)依次增大的四種元素A、B、C、D分別處于第一至第四周期，自然界中存在多種A的化合物，則A為氫元素；B原子核外電子有6種不同的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，即核外有6個(gè)電子，則B為碳元素；D的基態(tài)原子的最外能層只有一個(gè)電子，其他能層均已充滿(mǎn)電子，D原子外圍電子排布為3d¹⁰4s¹，則D為銅元素；結(jié)合原子序數(shù)可知，C只能處于第三周期，B與C可形成正四面體型分子，則B為氯元素，
（1）四種元素中電負(fù)性最大的是Cl，其基態(tài)原子的價(jià)電子數(shù)為7；金屬性越強(qiáng)，第一電離能越��；
（2）HF分子間存在氫鍵，沸點(diǎn)最高，其它鹵化氫隨著相對(duì)分子質(zhì)量遞增，其沸點(diǎn)升高；
（3）圖一為平面結(jié)構(gòu)，在其層狀結(jié)構(gòu)中碳碳鍵鍵角為120°，每個(gè)碳原子都結(jié)合著3個(gè)碳原子，碳原子采取sp²雜化；
計(jì)算晶胞中碳原子總體積與晶胞的體積，充分利用晶胞中每個(gè)C原子與周?chē)?個(gè)C原子形成正四面體結(jié)構(gòu)，確定晶胞棱長(zhǎng)與C原子半徑關(guān)系；
根據(jù)均攤法計(jì)算晶胞中C原子數(shù)目，進(jìn)而計(jì)算晶胞質(zhì)量，再根據(jù)晶胞密度=

質(zhì)量

體積

計(jì)算；
（4）晶體Cu為面心立方最密堆積，結(jié)合圖三醋酸銅晶體的局部結(jié)構(gòu)可確定其晶體中含有極性鍵、非極性鍵和配位鍵；
（5）硫酸銅溶液中加入氨水會(huì)產(chǎn)生氫氧化銅藍(lán)色沉淀，繼續(xù)滴加氨水，沉淀溶解，得到四氨合銅絡(luò)離子，溶液為深藍(lán)色的透明溶液．

解答： 解：原子序數(shù)依次增大的四種元素A、B、C、D分別處于第一至第四周期，自然界中存在多種A的化合物，則A為氫元素；B原子核外電子有6種不同的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，即核外有6個(gè)電子，則B為碳元素；D的基態(tài)原子的最外能層只有一個(gè)電子，其他能層均已充滿(mǎn)電子，D原子外圍電子排布為3d¹⁰4s¹，則D為銅元素；結(jié)合原子序數(shù)可知，C只能處于第三周期，B與C可形成正四面體型分子，則B為氯元素，
（1）四種元素中電負(fù)性最大的是Cl，其基態(tài)原子的價(jià)電子數(shù)為7，其基態(tài)原子的價(jià)電子排布圖為；四元素中Cu的金屬性越強(qiáng)，故Cu的第一電離能越小，
故答案為：；Cu；
（2）HF分子之間形成氫鍵使其熔沸點(diǎn)較高，HI、HBr、HCl分子之間只有范德華力，相對(duì)分子質(zhì)量越大，范德華力越大，沸點(diǎn)越高，即沸點(diǎn)由高到低的順序是HF＞HI＞HBr＞HCl，
故答案為：HF＞HI＞HBr＞HCl；HF分子之間形成氫鍵使其熔沸點(diǎn)較高，HI、HBr、HCl分子之間只有范德華力，相對(duì)分子質(zhì)量越大，范德華力越大；
（3）圖一為平面結(jié)構(gòu)，在其層狀結(jié)構(gòu)中碳碳鍵鍵角為120°，每個(gè)碳原子都結(jié)合著3個(gè)碳原子，碳原子采取sp²雜化；
晶胞中每個(gè)C原子與周?chē)?個(gè)C原子形成正四面體結(jié)構(gòu)，如圖所示：
令碳原子半徑為r，則FA長(zhǎng)=2r，根據(jù)體積關(guān)系可知，AO長(zhǎng)=4OF長(zhǎng)，故FA長(zhǎng)=3OF長(zhǎng)，故AO長(zhǎng)=2r+

1

3

×2r=

8

3

r，設(shè)BC長(zhǎng)為a，BO長(zhǎng)=

2

3

×（

3

2

×a）=

3

3

a，則OA長(zhǎng)=

a2-( 3 3 a)2

=

6

3

a，故

6

3

a=

8

3

r，故a=

4 6

3

r，
則晶胞棱長(zhǎng)=

2

2

×（2×

4 6

3

r）=

8 3

3

r，則晶胞體積=（

8 3

3

r）³，晶胞中C原子數(shù)目=4+6×

1

2

+8×

1

8

=8，則晶胞中碳原子總體積=8×

4

3

πr³，故晶胞空間利用率=（8×

4

3

πr³）÷（

8 3

3

r）³=34%；
一個(gè)晶胞中含碳原子數(shù)為8×

1

8

+6×

1

2

+4=8，晶胞質(zhì)量=8×

12

6.02×1023

g，晶胞中的棱長(zhǎng)為356.6pm，則晶胞體積=（8×

12

6.02×1023

g）÷（356.6×10^-10cm）³≈3.5 g?cm^-3，
故答案為：sp²；34%；3.5；
（4）晶體Cu為面心立方最密堆積，結(jié)合圖三醋酸銅晶體的局部結(jié)構(gòu)可確定其晶體中含有極性鍵、非極性鍵和配位鍵，
故答案為：面心立方最密堆積；①②③；
（5）硫酸銅溶液中加入氨水會(huì)產(chǎn)生藍(lán)色沉淀，繼續(xù)滴加氨水，沉淀溶解，得到深藍(lán)色的透明溶液，有關(guān)反應(yīng)的離子方程式為Cu²⁺+2NH₃?H₂O═Cu（OH）₂↓+2NH₄⁺、Cu（OH）₂+4NH₃═[Cu（NH₃）₄]²⁺+2OH^-，
故答案為：首先形成藍(lán)色沉淀，繼續(xù)滴加氨水，沉淀溶解，得到深藍(lán)色的透明溶液；Cu²⁺+2NH₃?H₂O═Cu（OH）₂↓+2NH₄⁺、Cu（OH）₂+4NH₃═[Cu（NH₃）₄]²⁺+2OH^-．

點(diǎn)評(píng)：本題是對(duì)物質(zhì)結(jié)構(gòu)的考查，題目綜合性較大，涉及元素推斷、核外電子排布、晶體結(jié)構(gòu)與化學(xué)鍵、化學(xué)用語(yǔ)等，是對(duì)學(xué)生綜合能力的考查，（3）中晶胞空間利用率計(jì)算是難點(diǎn)、易錯(cuò)點(diǎn)，需要學(xué)生具備一定的空間想象與數(shù)學(xué)計(jì)算能力，學(xué)習(xí)中注重相關(guān)基礎(chǔ)的積累，難度較大．