Question

12．有a、b、c、d、f五種前四周期元素，原子序數(shù)依次增大，a、b、c三種元素的基態(tài)原子具有相同的能層和能級，第一電離能I₁（a）＜I₁（c）＜I₁（b），且其中基態(tài)b原子的2p軌道處于半充滿狀態(tài)，已知bc₂⁺與ac₂互為等電子體，d為周期表前四周期中電負性最小的元索．由f的硫酸鹽和氫氧化鈉溶液反應，得到藍色絮狀沉淀，加人甲醛能將其還原，有紅色f單質(zhì)產(chǎn)生，該方法也用于檢驗醛基的存在．回答下列問題（如需表示具體元素請用相應的元素符號）．
（1）寫出bc₂⁺的電子式，基態(tài)f原子的核外電子排布式為1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d¹⁰4s¹．
（2）寫出藍色絮狀沉淀與少最甲醛生成f單質(zhì)的化學方程式HCHO+2NaOH+4Cu（OH）₂$\stackrel{△}{→}$Na₂CO₃+2Cu₂O↓+6H₂O．
（3）b的簡單氫化物極易溶于c的簡單氫化物，其主要原因是兩種分子都是極性分子，分子之間都能形成氫鍵．

（4）化合物甲由c、d兩種元素組成，其晶胞如甲圖，甲的化學式KO₂．
（5）化合物乙的部分結構如乙圖，乙由a、b兩元素組成，硬度超過金剛石．
①乙的晶體類型為原子晶體，其硬度超過金剛石的原因是C-N鍵的鍵長小于C-C鍵，鍵能大于C-C鍵．
②乙的晶體中a、b兩種元素原子的雜化方式均為sp³．

Answer 1

分析 a、b、c、d、f五種前四周期元素，原子序數(shù)依次增大；基態(tài)b原子的2p軌道處于半充滿狀態(tài)，則原子核外電子排布式為1s²2s²2p³，b為N元素；a、b、c三種元素的基態(tài)原子具有相同的能層和能級，均處于第二周期，第一電離能I₁（a）＜I₁（c）＜I₁（b），且原子序數(shù)a＜b＜c，則c為O元素、a為C元素；d為周期表前四周期中電負性最小的元素，則d為K元素；f的原子序數(shù)為29，則f為Cu，
（1）bc₂⁺為NO₂⁺，與CO₂互為等電子體，所以結構也相同；基態(tài)Cu原子核外電子29；
（2）HCHO與新制的氫氧化銅懸濁液反應生成碳酸鈉、氧化亞銅和水；
（3）b的簡單氫化物為氨氣是極性分子，c的簡單氫化物為水也是極性分子，氨氣分子與水分子之間可以形成氫鍵；
（4）利用均攤法計算；
（5）①原子晶體的硬度很大；共價鍵鍵長越短，鍵能越大；
②晶體中C原子與4個N原子成鍵，N原子與3個C原子成鍵，并有1對孤電子對，價層電子對數(shù)為4．

解答 解：a、b、c、d、f五種前四周期元素，原子序數(shù)依次增大；基態(tài)b原子的2p軌道處于半充滿狀態(tài)，則原子核外電子排布式為1s²2s²2p³，b為N元素；a、b、c三種元素的基態(tài)原子具有相同的能層和能級，均處于第二周期，第一電離能I₁（a）＜I₁（c）＜I₁（b），且原子序數(shù)a＜b＜c，則c為O元素、a為C元素；d為周期表前四周期中電負性最小的元素，則d為K元素；f的原子序數(shù)為29，則f為Cu，
（1）bc₂⁺為NO₂⁺，與CO₂互為等電子體，所以結構也相同，故NO₂⁺的電子式為，基態(tài)Cu原子核外電子排布式為：1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d¹⁰4s¹，
故答案為：； 1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d¹⁰4s¹；
（2）HCHO與新制的氫氧化銅懸濁液反應生成碳酸鈉、氧化亞銅和水，反應方程式為：HCHO+2NaOH+4Cu（OH）₂$\stackrel{△}{→}$Na₂CO₃+2Cu₂O↓+6H₂O；
故答案為：HCHO+2NaOH+4Cu（OH）₂$\stackrel{△}{→}$Na₂CO₃+2Cu₂O↓+6H₂O；
（3）b的簡單氫化物為氨氣是極性分子，c的簡單氫化物為水也是極性分子，氨氣分子與水分子之間可以形成氫鍵，所以氨氣極易溶于水，
故答案為：兩種分子都是極性分子，分子之間都能形成氫鍵；
（4）晶胞中K離子位于晶胞的頂點和體心位置，1個晶胞含有K離子的個數(shù)為8×$\frac{1}{8}$+6×$\frac{1}{2}$=4，晶胞中，由O元素構成的離子個數(shù)為：2×（12×$\frac{1}{4}$+1）=8，則甲的化學式為KO₂，故答案為：KO₂；
（5）①化合物N由C、N兩元素組成，硬度超過金剛石，則N為原子晶體，由于C-N鍵的鍵長小于C-C鍵，鍵能大于C-C鍵，則硬度超過金剛石，
故答案為：原子晶體；C-N鍵的鍵長小于C-C鍵，鍵能大于C-C鍵；
②晶體中C原子與4個N原子成鍵，N原子與3個C原子成鍵，并有1對孤電子對，價層電子對數(shù)為4，都為sp³雜化，
故答案為：sp³．

點評 本題是對物質(zhì)結構的考查，涉及電子式、核外電子排布式、等電子體、氫鍵、雜化軌道、晶胞的計算及晶體的性質(zhì)等，題目難度中等，需要學生具備扎實的基礎，注意雜化類型的判斷．