Question

【题目】短周期元素A、B、C、D,原子序数依次增大，A的基态原子的L层电子是K层电子的两倍；B的价电子层中的未成对电子有3个；C与B同族；D的最高价含氧酸为酸性最强的无机含氧酸。请回答下列问题：

（1）C的基态原子的电子排布式为___________；D的最高价含氧酸酸性比其低两价的含氧酸酸性强的原因是_____________________________________________。

（2）杂化轨道分为等性和不等性杂化，不等性杂化时在杂化轨道中有不参加成键的孤电子对的存在。A、B、C都分别能与D形成中心原子杂化方式均为___________的共价化合物X、Y、Z。其中，属于不等性杂化的是___________ (写化学式)。

（3）比较Y、Z的熔沸点Y______Z(填“>”、“<”或“=”)，并解释理由_____________________。

（4）D元素能与Cu形成棕黄色固体，加水溶解并稀释过程中，溶液颜色由绿色逐渐转化为蓝色，显绿色离子是_________________，显蓝色离子中的配位原子________________。

（5）A和B能形成多种结构的晶体。其中一种类似石墨的结构，其结构如下图所示(图1为晶体结构，图2为切片层状结构)，其化学式为__________。实验测得此晶体结构属于六方晶系,晶胞结构见图3。已知图示原子都包含在晶胞内，晶胞参数a=0.64nm，c=0.24nm。其晶体密度为__________g/cm3(已知：2=1.414,后=1.732,结果精确到小数点后第2位。)

Answer 1

【答案】 1s22s22p63s23p3 高氯酸中非羟基氧原子为3个，氯酸中为2个或高氯酸中Cl元素为+7价，吸引羟基氧原子的能力很强，而氯酸Cl元素为+5价对羟基氧原子吸引能力较弱 sp3杂化 NCl3、PCl3 < NCl3、PCl3均为分子晶体，均无氢键，对分子质量PCl3大，熔沸点高 [CuCl4]2- O C3N4 3.59

【解析】A的基态原子的L层电子是K层电子的两倍，A为C，B的价电子层中的未成对电子有3个，则B处于ⅤA族，C与B同族，B为N，C为P，D的最高价含氧酸为酸性最强的无机含氧酸，则D为Cl。综上所述，A为C，B为N，C为P，D为Cl。

（1）C为P，其基态原子的电子排布式为；D为Cl，含氧酸中非羟基氧数目越多，中心元素化合价越高，酸性越强，高氯酸中非羟基氧原子为3个，氯酸中为2个或高氯酸中Cl元素为+7价，吸引羟基氧原子的能力很强，而氯酸中Cl元素为+5价，对羟基氧原子吸引能力较弱；正确答案：1s22s22p63s23p3 ；高氯酸中非羟基氧原子为3个，氯酸中为2个或高氯酸中Cl元素为+7价，吸引羟基氧原子的能力很强，而氯酸Cl元素为+5价对羟基氧原子吸引能力较弱。

（2）杂化轨道分为等性和不等性杂化，不等性杂化时在杂化轨道中有不参加成键的孤电子对的存在。C、N、P均可与Cl形成CCl4、NCl3 、PCl3，中心原子轨道杂化方式均为杂化，其中NCl3、PCl3均含有孤电子对，属于不等性杂化；正确答案：sp3杂化；NCl3、PCl3。

（3）NCl3、PCl3均为分子晶体，均无氢键；结构相似的分子晶体，相对分子质量越大，熔沸点越高，因此NCl3晶体的沸点小于PCl3晶体的沸点；正确答案：< ；NCl3、PCl3均为分子晶体，均无氢键，对分子质量PCl3大，熔沸点高。

4）氯元素能与Cu形成棕黄色固体氯化铜，当加水稀释时，水分子少，氯离子多，因此铜离子主要以[CuCl4]2- 存在，溶液显绿色；当水分子多，氯离子少时，铜离子主要以水合铜离子（[Cu(H2O)4]2+）的形式存在，溶液显蓝色，显蓝色离子中的配位原子为O；正确答案：[CuCl4]2- ；O。

（5）C和N能形成多种结构的晶体，其中一种类似于金刚石的结构，硬度比金刚石大，属于原子晶体，图2切片层状结构中菱形内为层内重复结构单元，含有6个C原子，8个N原子，C、N数目比为3:4，故化学式为C3N4 ；实验测得此晶体结构属于六方晶系，晶胞结构所示原子都包含在晶胞内，晶胞质量为，晶胞体积为，晶胞密度；正确答案：C3N4；3.59。