Question

【題目】短周期元素A、B、C、D,原子序數(shù)依次增大，A的基態(tài)原子的L層電子是K層電子的兩倍；B的價(jià)電子層中的未成對電子有3個(gè)；C與B同族；D的最高價(jià)含氧酸為酸性最強(qiáng)的無機(jī)含氧酸。請回答下列問題：

（1）C的基態(tài)原子的電子排布式為___________；D的最高價(jià)含氧酸酸性比其低兩價(jià)的含氧酸酸性強(qiáng)的原因是_____________________________________________。

（2）雜化軌道分為等性和不等性雜化，不等性雜化時(shí)在雜化軌道中有不參加成鍵的孤電子對的存在。A、B、C都分別能與D形成中心原子雜化方式均為___________的共價(jià)化合物X、Y、Z。其中，屬于不等性雜化的是___________ (寫化學(xué)式)。

（3）比較Y、Z的熔沸點(diǎn)Y______Z(填“>”、“<”或“=”)，并解釋理由_____________________。

（4）D元素能與Cu形成棕黃色固體，加水溶解并稀釋過程中，溶液顏色由綠色逐漸轉(zhuǎn)化為藍(lán)色，顯綠色離子是_________________，顯藍(lán)色離子中的配位原子________________。

（5）A和B能形成多種結(jié)構(gòu)的晶體。其中一種類似石墨的結(jié)構(gòu)，其結(jié)構(gòu)如下圖所示(圖1為晶體結(jié)構(gòu)，圖2為切片層狀結(jié)構(gòu))，其化學(xué)式為__________。實(shí)驗(yàn)測得此晶體結(jié)構(gòu)屬于六方晶系,晶胞結(jié)構(gòu)見圖3。已知圖示原子都包含在晶胞內(nèi)，晶胞參數(shù)a=0.64nm，c=0.24nm。其晶體密度為__________g/cm3(已知：2=1.414,后=1.732,結(jié)果精確到小數(shù)點(diǎn)后第2位。)

Answer 1

【答案】 1s22s22p63s23p3 高氯酸中非羥基氧原子為3個(gè)，氯酸中為2個(gè)或高氯酸中Cl元素為+7價(jià)，吸引羥基氧原子的能力很強(qiáng)，而氯酸Cl元素為+5價(jià)對羥基氧原子吸引能力較弱 sp3雜化 NCl3、PCl3 < NCl3、PCl3均為分子晶體，均無氫鍵，對分子質(zhì)量PCl3大，熔沸點(diǎn)高 [CuCl4]2- O C3N4 3.59

【解析】A的基態(tài)原子的L層電子是K層電子的兩倍，A為C，B的價(jià)電子層中的未成對電子有3個(gè)，則B處于ⅤA族，C與B同族，B為N，C為P，D的最高價(jià)含氧酸為酸性最強(qiáng)的無機(jī)含氧酸，則D為Cl。綜上所述，A為C，B為N，C為P，D為Cl。

（1）C為P，其基態(tài)原子的電子排布式為；D為Cl，含氧酸中非羥基氧數(shù)目越多，中心元素化合價(jià)越高，酸性越強(qiáng)，高氯酸中非羥基氧原子為3個(gè)，氯酸中為2個(gè)或高氯酸中Cl元素為+7價(jià)，吸引羥基氧原子的能力很強(qiáng)，而氯酸中Cl元素為+5價(jià)，對羥基氧原子吸引能力較弱；正確答案：1s22s22p63s23p3 ；高氯酸中非羥基氧原子為3個(gè)，氯酸中為2個(gè)或高氯酸中Cl元素為+7價(jià)，吸引羥基氧原子的能力很強(qiáng)，而氯酸Cl元素為+5價(jià)對羥基氧原子吸引能力較弱。

（2）雜化軌道分為等性和不等性雜化，不等性雜化時(shí)在雜化軌道中有不參加成鍵的孤電子對的存在。C、N、P均可與Cl形成CCl4、NCl3 、PCl3，中心原子軌道雜化方式均為雜化，其中NCl3、PCl3均含有孤電子對，屬于不等性雜化；正確答案：sp3雜化；NCl3、PCl3。

（3）NCl3、PCl3均為分子晶體，均無氫鍵；結(jié)構(gòu)相似的分子晶體，相對分子質(zhì)量越大，熔沸點(diǎn)越高，因此NCl3晶體的沸點(diǎn)小于PCl3晶體的沸點(diǎn)；正確答案：< ；NCl3、PCl3均為分子晶體，均無氫鍵，對分子質(zhì)量PCl3大，熔沸點(diǎn)高。

4）氯元素能與Cu形成棕黃色固體氯化銅，當(dāng)加水稀釋時(shí)，水分子少，氯離子多，因此銅離子主要以[CuCl4]2- 存在，溶液顯綠色；當(dāng)水分子多，氯離子少時(shí)，銅離子主要以水合銅離子（[Cu(H2O)4]2+）的形式存在，溶液顯藍(lán)色，顯藍(lán)色離子中的配位原子為O；正確答案：[CuCl4]2- ；O。

（5）C和N能形成多種結(jié)構(gòu)的晶體，其中一種類似于金剛石的結(jié)構(gòu)，硬度比金剛石大，屬于原子晶體，圖2切片層狀結(jié)構(gòu)中菱形內(nèi)為層內(nèi)重復(fù)結(jié)構(gòu)單元，含有6個(gè)C原子，8個(gè)N原子，C、N數(shù)目比為3:4，故化學(xué)式為C3N4 ；實(shí)驗(yàn)測得此晶體結(jié)構(gòu)屬于六方晶系，晶胞結(jié)構(gòu)所示原子都包含在晶胞內(nèi)，晶胞質(zhì)量為，晶胞體積為，晶胞密度；正確答案：C3N4；3.59。