Question

14．四種常見元素的性質(zhì)或結(jié)構(gòu)信息如下表，試根據(jù)信息回答有關(guān)問題．

元素	A	B	C	D
性質(zhì) 結(jié)構(gòu) 信息	原子核外有兩個(gè)電子層，最外層有3個(gè)未成對(duì)的電子	原子的M層有1對(duì)成對(duì)的p電子	原子核外電子排布為[Ar]3d104sx， 有+1、+2兩種常見化合價(jià)	有兩種常見氧化物，其中有一種是冶金工業(yè)常用的還原劑

（1）A元素與其同周期相鄰兩種元素原子的第一電離能由大到小的順序?yàn)镹＞O＞C（用元素符號(hào)表示）；試解釋其原因同周期隨原子序數(shù)增大第一電離能呈增大趨勢(shì)，N元素2p軌道容納3個(gè)電子，處于半滿穩(wěn)定狀態(tài)，能量較低，第一電離能高于同周期相鄰元素，故第一電離能由大到下的順序?yàn)镹＞O＞C．
（2）B元素的低價(jià)氧化物分子中心原子的雜化方式為sp²，B元素的最高價(jià)氧化物分子VSEPR模型為平面三角形，B元素與D元素形成分子空間構(gòu)型為直線型．
（3）D元素最高價(jià)氧化物的熔點(diǎn)比同主族相鄰元素最高價(jià)氧化物的熔點(diǎn)低（填“高”或“低”），其原因是晶體類型不同，二氧化碳形成分子晶體，二氧化硅形成原子晶體．
（4）往C元素的硫酸鹽溶液中逐滴加入過量A元素的氫化物水溶液，觀察到的現(xiàn)象為先生成藍(lán)色沉淀，后沉淀溶解生成深藍(lán)色溶液；后一現(xiàn)象的化學(xué)反應(yīng)方程式為Cu（OH）₂+4NH₃=[Cu（NH₃）₄]（OH）₂．
（5）某同學(xué)根據(jù)上述信息，推斷A基態(tài)原子的核外電子排布為：
該同學(xué)所畫的電子排布圖違背了洪特規(guī)則．
（6）C晶體的堆積方式如圖所示，設(shè)C原子半徑為r cm，阿伏伽德羅常數(shù)用N_A表示，則晶胞中C原子的配位數(shù)為12，C晶體的密度為$\frac{16}{\sqrt{2}{r}^{3}{N}_{A}}$g•cm^-3（要求寫表達(dá)式，可以不化簡）．

Answer 1

分析 A原子核外有兩個(gè)電子層，最外層有3個(gè)未成對(duì)的電子，原子核外電子排布式為1s²2s²2p³，則A為氮元素；B原子的M層有1對(duì)成對(duì)的p電子，外圍電子排布為3s²3p⁴，則B為硫元素；C原子核外電子排布為[Ar]3d¹⁰4s^x，有+1、+2兩種常見化合價(jià)，則C為Cu；D元素有種常見氧化物，其中有一種是冶金工業(yè)常用的還原劑，則D為C元素，以此解答該題．

解答 解：A原子核外有兩個(gè)電子層，最外層有3個(gè)未成對(duì)的電子，原子核外電子排布式為1s²2s²2p³，則A為氮元素；B原子的M層有1對(duì)成對(duì)的p電子，外圍電子排布為3s²3p⁴，則B為硫元素；C原子核外電子排布為[Ar]3d¹⁰4s^x，有+1、+2兩種常見化合價(jià)，則C為Cu；D元素有種常見氧化物，其中有一種是冶金工業(yè)常用的還原劑，則D為C元素，
（1）同周期隨原子序數(shù)增大第一電離能呈增大趨勢(shì)，N元素2p軌道容納3個(gè)電子，處于半滿穩(wěn)定狀態(tài)，能量較低，第一電離能高于同周期相鄰元素，故第一電離能由大到下的順序?yàn)镹＞O＞C，
故答案為：N＞O＞C；同周期隨原子序數(shù)增大第一電離能呈增大趨勢(shì)，N元素2p軌道容納3個(gè)電子，處于半滿穩(wěn)定狀態(tài)，能量較低，第一電離能高于同周期相鄰元素，故第一電離能由大到下的順序?yàn)镹＞O＞C；
（2）S元素的低價(jià)氧化物為SO₂，分子中S原子價(jià)層電子對(duì)數(shù)=2+$\frac{6-2×2}{2}$=3，S原子采取sp²雜化；
B元素的最高價(jià)氧化物分子為SO₃，分子中含有3個(gè)δ鍵，不含孤電子對(duì)，VSEPR模型為平面三角形，
S元素與C元素形成分子為CS₂，與二氧化碳互為等電子體，結(jié)構(gòu)式為S=C=S，空間構(gòu)型為直線型，
故答案為：sp²；平面三角形；直線型；
（3）二氧化碳形成分子晶體，二氧化硅形成原子晶體，故二氧化碳晶體熔點(diǎn)比較二氧化硅低，
故答案為：低；晶體類型不同，二氧化碳形成分子晶體，二氧化硅形成原子晶體；
（4）往硫酸銅溶液中逐滴加入過量氨水，先生成氫氧化銅沉淀，后氫氧化銅溶解氨水得到四氨合銅絡(luò)離子，觀察到的現(xiàn)象為：先生成藍(lán)色沉淀，后沉淀溶解生成深藍(lán)色溶液，反應(yīng)的化學(xué)方程式為Cu（OH）₂+4NH₃=[Cu（NH₃）₄]（OH）₂，
故答案為：先生成藍(lán)色沉淀，后沉淀溶解生成深藍(lán)色溶液；Cu（OH）₂+4NH₃=[Cu（NH₃）₄]（OH）₂；
（5）電子應(yīng)優(yōu)先分布到單獨(dú)一個(gè)軌道，違背洪特規(guī)則，故答案為：洪特規(guī)則；
（6）由Cu晶體的堆積方式可知，為面心立方密堆積，以頂角Cu原子研究，與之最近的Cu原子處于面心，每個(gè)頂點(diǎn)為12個(gè)面共用，故晶胞中Cu原子的配位數(shù)為12，晶胞中Cu原子數(shù)目=8×$\frac{1}{8}$+6×$\frac{1}{2}$=4，Cu原子半徑為r，晶胞棱長=4r×$\frac{\sqrt{2}}{2}$=2$\sqrt{2}$r，故晶胞體積=（2$\sqrt{2}$r）³=16$\sqrt{2}$r³，
故晶胞的密度ρ=$\frac{m}{V}$=$\frac{\frac{4×64}{{N}_{A}}}{16\sqrt{2}{r}^{3}}$=$\frac{16}{\sqrt{2}{r}^{3}{N}_{A}}$g•cm^-3，
故答案為：12；$\frac{16}{\sqrt{2}{r}^{3}{N}_{A}}$．

點(diǎn)評(píng) 本題是對(duì)物質(zhì)結(jié)構(gòu)的考查，涉及核外電子排布、電離能、分子結(jié)構(gòu)、晶體類型與性質(zhì)、配合物、晶胞結(jié)構(gòu)與計(jì)算等，側(cè)重對(duì)基礎(chǔ)知識(shí)的綜合應(yīng)用的考查，（6）中解題的關(guān)鍵是計(jì)算晶胞的體積，題目難度中等．