Question

2．四種常見(jiàn)元素的性質(zhì)或結(jié)構(gòu)信息如表．試根據(jù)信息回答有關(guān)問(wèn)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(jiàn)化合價(jià)	有兩種常見(jiàn)氧化物，其中有一種是冶金工業(yè)常用的還原劑

（1）元素A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）；
（2）B元素的低價(jià)氧化物分子中心原子的雜化方式為sp²雜化
（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(guò)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；請(qǐng)寫出上述過(guò)程的離子方程式：Cu²⁺+2NH₃•H₂O=Cu（OH）₂↓+2NH₄⁺；Cu（OH）₂+4NH₃=[Cu（NH₃）₄]²⁺+2OH^-．
（5）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，C晶體的堆積模型為面心立方最密堆積，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(jiǎn)）．晶胞中原子空間利用率為74% （要求寫表達(dá)式，可以不化簡(jiǎn)）．

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(jiàn)化合價(jià)，則C為Cu；D元素有種常見(jiàn)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，據(jù)此解答．

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(jiàn)化合價(jià)，則C為Cu；D元素有種常見(jiàn)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；
（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，
故答案為：sp²雜化；
（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(guò)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，上述過(guò)程的離子方程式為Cu²⁺+2NH₃•H₂O=Cu（OH）₂↓+2NH₄⁺、Cu（OH）₂+4NH₃=[Cu（NH₃）₄]²⁺+2OH^-，
故答案為：先生成藍(lán)色沉淀，后沉淀溶解生成深藍(lán)色溶液；Cu²⁺+2NH₃•H₂O=Cu（OH）₂↓+2NH₄⁺、Cu（OH）₂+4NH₃=[Cu（NH₃）₄]²⁺+2OH^-；
（5）C為Cu，由Cu晶體的堆積方式可知，為面心立方最密堆積，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(zhǎng)=4r×$\frac{\sqrt{2}}{2}$=2 $\sqrt{2}$r，故晶胞體積=（2 $\sqrt{2}$r）³=16 $\sqrt{2}$r³，晶胞的空間利用率=$\frac{4×\frac{4}{3}π{r}^{3}}{16\sqrt{2}{r}^{3}}$×100%=74%，
故晶胞的密度ρ=$\frac{m}{V}$=$\frac{\frac{4×64}{NA}}{16\sqrt{2}{r}^{3}}$=$\frac{16}{\sqrt{2}{r}^{3}{N}_{A}}$g•cm^-3，
故答案為：面心立方最密堆積； $\frac{16}{\sqrt{2}{r}^{3}{N}_{A}}$；74%．

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)重考查主干知識(shí)，（5）中關(guān)鍵是計(jì)算晶胞的體積，難度中等．