Question

1．原子序數(shù)依次增大的四種元素A、B、C、D分別處于第1至第4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，其他能層均已充滿電子．
請回答下列問題：

（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3s²3p⁵，第一電離能最小的元素是Cu（填元素符號）．
（2）C所在主族前四種元素分別與A形成的化合物，沸點(diǎn)由高到低的順序是HF＞HI＞HBr＞HCl（填化學(xué)式），呈現(xiàn)如此遞變規(guī)律的原因是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，相對分子質(zhì)量越大，范德華力越大，沸點(diǎn)越高．
（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，其原子的雜化類型為sp²．另一種晶胞如圖二所示，若此晶胞中的棱長為a cm，則此晶胞的密度為$\frac{96}{{N}_{A}×{a}^{3}}$g•cm．（保留兩位有效數(shù)字）．（用含a和N_A的表達(dá)式表示）
（4）D元素形成的單質(zhì)，其晶體的堆積模型為面心立方最密堆積，D的醋酸鹽晶體局部結(jié)構(gòu)如圖三，該晶體含有的化學(xué)鍵是①②③（填選項(xiàng)序號）．
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量氨水，觀察到的現(xiàn)象是首先形成藍(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．請寫出上述過程的離子方程式：Cu²⁺+2NH₃•H₂O═Cu（OH）₂↓+2NH₄⁺、Cu（OH）₂+4NH₃•H₂O═[Cu（NH₃）₄]²⁺+2OH^-+4H₂O．

Answer 1

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C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)電子排布為3s²3p⁵；銅為金屬第一電離能最小；
（2）HF分子間存在氫鍵，沸點(diǎn)最高，其它鹵化氫隨著相對分子質(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；
根據(jù)均攤法計(jì)算晶胞中C原子數(shù)目，棱長為a，計(jì)算晶胞的總體積a³，根據(jù)；
（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C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)電子排布為3s²3p⁵，銅為金屬第一電離能最小，故答案為：3s²3p⁵；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，相對分子質(zhì)量越大，范德華力越大，沸點(diǎn)越高；
（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；
一個(gè)晶胞中含碳原子數(shù)為8×$\frac{1}{8}$+6×$\frac{1}{2}$+4=8，所以密度為：$\frac{\frac{8}{{N}_{A}}×12}{{a}^{3}}$=$\frac{96}{{N}_{A}×{a}^{3}}$，
故答案為：sp²；$\frac{96}{{N}_{A}×{a}^{3}}$；
（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•H₂O═[Cu（NH₃）₄]²⁺+2OH^-+4H₂O，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•H₂O═[Cu（NH₃）₄]²⁺+2OH^-+4H₂O．

點(diǎn)評 本題是對物質(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、雜化軌道、配合物、晶胞計(jì)算等，是對學(xué)生綜合能力的考查，（3）中計(jì)算為易錯(cuò)點(diǎn)、難度，需要學(xué)生具備一定的空間想象與數(shù)學(xué)計(jì)算能力，難度中等．