题目内容

20．已知A、B、C、D、E、F、G、H、I为元素周期表中原子序数依次增大的前四周期元素，A原子的最外层中p轨道上的电子数等于前一电子层电子总数；A、B、C、D；E、F与G分别位于同一周期．C原子L层上有2对成电子，D、E、F的核外电子排布相同的简单离子可形成一种E3FD6型离子晶体X，EG、HC为电子数相同的离子晶体．I原子M层为全充满状态，且核外的未成对电子只有一个．请根据以上情况，回答下列问题：（答题时，用对应的元素符号表示）
（1）C元素所在的族所有气态氢化物中，沸点最高H2O（填分子式），原因水分子间存在氢键．邻羟基苯甲酸沸点＜对羟基苯甲酸的沸点（填“＞”“＜”“﹦”），原因是邻羟基苯甲酸形成分子内氢键，而对羟基苯甲酸形成分子间氢键，分子间氢键使分子间作用力增大，使沸点升高
（2）B元素与氢元素可形成16e-的某化合物，该化合物具有平面结构，则其结构式为H-N=N-H，1mol该分子中含有δ键的数目3NA，π键的数目NA．
（3）元素B与G可形成化合物BG3，根据价层电子对互斥理论判断BG3的空间构型为三角锥形，分子中B原子的杂化方式为sp3杂化，该分子属于极性 分子（填“极性”或“非极性”），它的晶体类型是分子晶体；BG3易溶于水的原因NCl3为极性分子，H2O为极性分子，根据相似相溶原理，NCl3易溶于水．
（4）G的四种常见的不同价态含氧酸的酸性由强到弱的顺序为HClO4＞HClO3＞HClO2＞HClO
（5）某同学所做的有关I元素的实验流程如图：
I单质$→_{①}^{氯气、点燃}$棕色的烟$→_{②}^{少量水}$绿色溶液$→_{③}^{氨气}$蓝色沉淀$→_{④}^{氨气}$深蓝色溶液$→_{⑤}^{H_{2}S}$黑色沉淀
写出该实验过程中形成深蓝色溶液中主要成分的化学式[Cu（NH3）4]2+，中心离子化合价+2，配位数4，向其溶液中加入适量乙醇，会析出深蓝色晶体，其化学式为[Cu（NH3）4]SO4•H2O，存在化学键类型离子键、共价键、配位键，写出③④⑤反应的离子方程式Cu2++2NH3•H2O=Cu（OH）2↓+2NH4+、Cu（OH）2+4NH3=[Cu（NH3）4]2++2OH-、[Cu（NH3）4]2++H2S+2H2O=CuS↓+2NH4++2NH3•H2O．
（6）I晶胞中，其晶体的堆积方式的名称为面心立方最密堆积，I原子的配位数为12，一个晶胞中I原子的数目为4，与其具有相同堆积方式的金属还有Ag、Au，空间利用率为74%（写出计算过程），写出单质I能导电的原因铜是金属晶体，由金属阳离子和自由电子构成，自由电子在外加电场的作用下可发生定向移动．

分析 原子的最外层中p轨道上的电子数等于前一电子层电子总数，原子只能有2个电子层，最外层电子数为4，则A为碳元素，C原子L层上有2对成对电子，核外电子排布为1s2s22p4，则C为氧元素；A、B、C、D原子序数依次增大，且同周期，所以B为氮元素，则D为氟元素；
D、E、F的简单离子核外电子排布相同，核外电子数为10，则E、F处于第三周期，三者可形成一种E3FD6型离子晶体X，可知E为+1价、F为+3价，故E为Na、F为Al；E、F与G分别位于同一周期，EG、HC为电子数相同的离子晶体，则G表现-1价、H表现+2价，可推知G为Cl、H为Mg；I原子M层为全充满状态，且核外的未成对电子只有一个，原子核外电子数为2+8+18+1=29，故I为Cu．

解答 解：原子的最外层中p轨道上的电子数等于前一电子层电子总数，原子只能有2个电子层，最外层电子数为4，则A为碳元素，C原子L层上有2对成对电子，核外电子排布为1s2s22p4，则C为氧元素；A、B、C、D原子序数依次增大，且同周期，所以B为氮元素，则D为氟元素；
D、E、F的简单离子核外电子排布相同，核外电子数为10，则E、F处于第三周期，三者可形成一种E3FD6型离子晶体X，可知E为+1价、F为+3价，故E为Na、F为Al；E、F与G分别位于同一周期，EG、HC为电子数相同的离子晶体，则G表现-1价、H表现+2价，可推知G为Cl、H为Mg；I原子M层为全充满状态，且核外的未成对电子只有一个，原子核外电子数为2+8+18+1=29，故I为Cu．
（1）C为O元素，所在的族所有气态氢化物中，水分子之间存在氢键，沸点最高；邻羟基苯甲酸形成分子内氢键，而对羟基苯甲酸形成分子间氢键，分子间氢键使分子间作用力增大，使沸点升高，故邻羟基苯甲酸沸点低于对羟基苯甲酸的沸点，
故答案为：H2O；水分子间存在氢键；＜；邻羟基苯甲酸形成分子内氢键，而对羟基苯甲酸形成分子间氢键，分子间氢键使分子间作用力增大，使沸点升高；
（2）B为N元素，与氢元素可形成16e-的某化合物，该化合物具有平面结构，该化合物N2H2，N原子之间形成2对共用电子对，N原子与H原子之间形成1对共用电子对，且N原子含有1对孤对电子，则其结构式为 H-N=N-H，1mol该分子中含有δ键的数目为3NA，π键的数目为NA，
故答案为：H-N=N-H；3NA；NA；
（3）元素B与G可形成化合物BG3为NCl3，分子中N原子价层电子对数为3+$\frac{5-1×3}{2}$=4，有1对孤电子对，故其空间构型为三角锥形，分子中N原子的杂化方式为sp3 杂化，分子中正负电荷重心不重合，属于极性分子，它的晶体类型是分子晶体；NCl3为极性分子，H2O为极性分子，根据相似相溶原理，NCl3易溶于水，
故答案为：三角锥形；sp3；极性；分子；NCl3为极性分子，H2O为极性分子，根据相似相溶原理，NCl3易溶于水；
（4）G的四种常见的不同价态含氧酸为HClO4、HClO3、HClO2、HClO，非羟基氧数目依次为3、2、1、0，非羟基氧越多，酸性越强，故酸性由强到弱的顺序为HClO4＞HClO3＞HClO2＞HClO，
故答案为：HClO4＞HClO3＞HClO2＞HClO；
（5）Cu在氯气中燃烧生成CuCl2，氯化铜与氨水反应生成Cu（OH）2，氨气过量，氢氧化铜溶解生成[Cu（NH3）4]2+，最后通入硫化氢，生成CuS黑色沉淀．
该实验过程中形成深蓝色溶液中主要成分的化学式为：[Cu（NH3）4]2+，铜离子为中心离子，化合价为+2，配位数为4，向其溶液中加入适量乙醇，会析出深蓝色晶体，其化学式为[Cu（NH3）4]SO4•H2O，存在化学键类型有：离子键、共价键、配位键，
反应③反应的离子方程式为：Cu2++2NH3•H2O=Cu（OH）2↓+2NH4+，
反应④反应的离子方程式为：Cu（OH）2+4NH3=[Cu（NH3）4]2++2OH-；
反应⑤反应的离子方程式为：[Cu（NH3）4]2++H2S+2H2O=CuS↓+2NH4++2NH3•H2O，
故答案为：[Cu（NH3）4]2+；+2；4；深蓝色；[Cu（NH3）4]SO4•H2O；离子键、共价键、配位键；Cu2++2NH3•H2O=Cu（OH）2↓+2NH4+；Cu（OH）2+4NH3=[Cu（NH3）4]2++2OH-；[Cu（NH3）4]2++H2S+2H2O=CuS↓+2NH4++2NH3•H2O；
（6）Cu晶胞中，其晶体的堆积方式的名称为：面心立方最密堆积，Cu原子的配位数为12，一个晶胞中Cu原子的数目为8×$\frac{1}{8}$+6×$\frac{1}{2}$=4，与其具有相同堆积方式的金属还有Ag、Au，
设Cu原子半径为r，则晶胞中Cu原子总体积为4×$\frac{4}{3}$πr3，晶胞棱长为4r×$\frac{\sqrt{2}}{2}$=2$\sqrt{2}$r，则晶胞体积为（2$\sqrt{2}$r）3=16$\sqrt{2}$r3，空间利用率为[（4×$\frac{4}{3}$πr3）÷16$\sqrt{2}$r3]×100%≈74%，
铜是金属晶体，由金属阳离子和自由电子构成，自由电子在外加电场的作用下可发生定向移动，Cu可以导电，
故答案为：面心立方最密堆积；12；4；Ag、Au；74%；铜是金属晶体，由金属阳离子和自由电子构成，自由电子在外加电场的作用下可发生定向移动．

点评 本题是对物质结构的考查，涉及核外电子排布、氢键、分子极性、杂化轨道、空间构型、化学键、配合物、晶胞结构与计算等，是物质结构主干知识的综合考查，需要学生具备扎实的基础，熟记中学常见晶体结构，难度中等．

练习册系列答案
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10．如图为某燃煤电厂处理废气的装置示意图，下列说法错误的是（　　）
A．使用此装置可以减少导致酸雨的气体的排放
B．该装置内既发生了化合反应，也发生了分解反应
C．总反应可表示为：2SO2+2CaCO3+O2→2CaSO4+2CO2
D．若排放的气体能使澄清石灰水变浑浊，说明该气体中含SO2
11．硝酸铵钙[5Ca（NO3）2•NH4NO3•10H2O]极易溶于水，是一种绿色复合肥料．
（1）硝酸铵钙溶液显酸性，用离子方程式表示原因：NH4++H2O?NH3•H2O+H+．
（2）工业上生产硝酸铵钙的方法之一是以硝酸分解磷矿石得到的粗硝酸钙（含硝酸钙、难溶物及硝酸）为原料，其生产流程为：

   ①中和分为两个阶段：先加碳酸钙中和部分游离硝酸，再通入氨气与剩余硝酸反应．加入碳酸钙发生反应的离子方程式为CaCO3+2H+═Ca2++CO2↑+H2O，通入氨气前，应控制n[Ca（NO3）2]：n（HNO3）=5：1．
   ②工业上可用氨气和硝酸反应制取硝酸铵，反应需要在-5℃进行，可能的原因是氨气和硝酸反应制取硝酸铵为放热反应．
（3）生产硝酸铵钙工厂的废水中常含有硝酸铵，常用净化方法包括反硝化法和膜电解法．膜电解法原理示意图如图：
   ①反硝化是利用某些细菌在酸性条件下将NO3-转化为N2，该过程可用半反应（与电极反应式相同）表示为2NO3-+10e-+12H+═6H2O+N2↑．
   ②膜电解法阳极的电极反应式为4OH--4e-═2H2O+O2↑，Ⅰ室可回收的产品为硝酸．
   ③Ⅲ室可回收到氨气的原因为电解时，Ⅲ室氢离子得电子发生还原反应使碱性增强，与向阴极移动的铵根离子反应生成氨气．
8．用定量的方法，可用于鉴别邻甲基苯酚和间甲基苯酚的试剂是（　　）
A．酸性高锰酸钾溶液B．浓溴水
C．氯化铁溶液D．氢氧化钠溶液
15．在25℃，Na2S03溶液吸收SO2后，若溶液pH=7.2，则溶液中c（S032- ）=c（HS03-）；若溶液pH=7，则以下浓度关系正确的是（选填编号）ab．
a．c（Na+）=2c（SO32-）+c（HSO3-）
b．c（Na+）＞c（HSO3-）＞c（SO32-）＞c（H+）=c（OH-）
c．c（Na+）+c（H+）=c（SO32-）+c（HSO3-）+c（OH-）
5．常温下，往饱和石灰水中加入一定量的生石灰，一段时间后恢复到原温度，以下叙述错误的是（　　）
A．有溶质析出B．溶液中Ca2+的数目不变
C．溶剂的质量减小D．溶液的pH不变
12．25℃时，NH3•H2O和CH3COOH的电离常数K相等．下列说法正确的是（　　）
A．常温下，CH3COONH4溶液的pH=7，与纯水中H2O的电离程度相同
B．向CH3COONH4溶液加入CH3COONa固体时，c（NH4+）、c（CH3COO-）均会增大
C．常温下，等浓度的NH4Cl和CH3COONa两溶液的pH之和为14
D．等温等浓度的氨水和醋酸两溶液加水稀释到相同体积，溶液pH的变化值一定相同
9．为了更好的解决能源问题，人们一方面研究如何提高燃料的燃烧效率，另一方面寻找新能源．对以下做法的描述不正确的是（　　）
A．为了使燃料充分燃烧，通入的空气要适当过量
B．目前锅炉燃烧采用沸腾炉的逐渐增多，目的是提高煤炭的热效率并减少SO2的排放
C．为提高热能的利用率，可以在煤燃烧后排放废气的烟道中安装热交换装置
D．为开发氢能，可研究设法将太阳能聚焦，产生高温使水分解产生氢气
6．HA为酸性略强于醋酸的一元弱酸，则下列叙述正确的是（　　）
A．0.1mol•L-1 HA 中c（H+）=c（OH-）+c（A-），
B．0.1mol•L-1 HA 与 0.1 mol•L-1NaOH 混合至溶液呈中性：c（Na+）＜c（A-）
C．0.1mol•L-1 NaA 中c（Na+）＞c（OH-）＞c（A-）＞c（H+）
D．0.1mol•L-1 HA中加入少量NaA固体，HA的电离常数减小

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