Question

2．原子序教依次增大的四种元素A、B、C、D分别处于第一至第四周期．自然界中存在多种A的化合物，B 原子核外电子有6 种不同的运动状态，B 与C可形成正四面体形分子．D 的基态原子的最外能层只有一个电子．其他能层均己充满电子．请回答下列问题：
（1）这四种元素中电负性最大的元素．其基态原子的价电子排布图为．第一电离能最小的元素是Cu（填元素符号）．
（2）C所在主族的前四种元素分别与A形成的化合物，沸点由高到低的顺序是HF＞HI＞HBr＞HCl（填化学式），呈现如此递变规律的原因是HF分子之间形成氢键，使其熔沸点较高，HI、HBr、HCl分子之间只有范德华力，相对分子质量越大，范德华力越大，沸点越高．
（3）B元素可形成多种单质，一种晶体结构如图一所示，其原子的杂化类型为sp²、另一种的晶胞如图二所示，若此晶胞中的棱长为356.6pm，则此晶胞的密度为3.5g•cm^-3 （保留两位有效数字）．（$\sqrt{3}$=1.732）

（4）D元素形成的单质，其晶体的堆积模型为面心立方最密堆积，D的醋酸盐晶体局部结构如图三，该晶体中含有的化学键是①②③（填选项序号）．
①极性键        ②非极性键        ③配位键         ④金属键．

Answer 1

分析 原子序数依次增大的四种元素A、B、C、D分别处于第一至第四周期，自然界中存在多种A的化合物，则A为氢元素；B原子核外电子有6种不同的运动状态，即核外有6个电子，则B为碳元素；D的基态原子的最外能层只有一个电子，其他能层均已充满电子，D原子外围电子排布为3d¹⁰4s¹，则D为铜元素；结合原子序数可知，C只能处于第三周期，B与C可形成正四面体型分子，则B为氯元素．
（1）四种元素中电负性最大的是Cl，其基态原子的价电子排布为3s²3p⁵，结合泡利原理、洪特规则画出其轨道排布图；
四种元素中只有Cu为金属，其它为非金属，金属的电离能最小；
（2）HF分子间存在氢键，沸点最高，其它卤化氢随着相对分子质量递增，其沸点升高；
（3）图一为平面结构，在其层状结构中碳碳键键角为120°，每个碳原子都结合着3个碳原子，碳原子采取sp²杂化；
根据均摊法计算晶胞中C原子数目，进而计算晶胞质量，再根据ρ=$\frac{m}{V}$计算晶胞密度；
（4）晶体Cu为面心立方最密堆积，结合图三醋酸铜晶体的局部结构可确定其晶体中含有极性键、非极性键和配位键．

解答 解：原子序数依次增大的四种元素A、B、C、D分别处于第一至第四周期，自然界中存在多种A的化合物，则A为氢元素；B原子核外电子有6种不同的运动状态，即核外有6个电子，则B为碳元素；D的基态原子的最外能层只有一个电子，其他能层均已充满电子，D原子外围电子排布为3d¹⁰4s¹，则D为铜元素；结合原子序数可知，C只能处于第三周期，B与C可形成正四面体型分子，则B为氯元素，
（1）四种元素中电负性最大的是Cl，其基态原子的价电子排布为3s²3p⁵，其基态原子的价电子排布图为，四种元素中只有Cu为金属，其它为非金属，Cu的第一电离能最小；
故答案为：；Cu；
（2）HF分子之间形成氢键，使其熔沸点较高，HI、HBr、HCl分子之间只有范德华力，相对分子质量越大，范德华力越大，沸点越高，即沸点由高到低的顺序是HF＞HI＞HBr＞HCl，
故答案为：HF＞HI＞HBr＞HCl；HF分子之间形成氢键，使其熔沸点较高，HI、HBr、HCl分子之间只有范德华力，相对分子质量越大，范德华力越大，沸点越高；
（3）图一为平面结构，在其层状结构中碳碳键键角为120°，每个碳原子都结合着3个碳原子，碳原子采取sp²杂化；
一个晶胞中含碳原子数为8×$\frac{1}{8}$+6×$\frac{1}{2}$+4=8，晶胞质量为$\frac{8×12}{{N}_{A}}$g，晶胞密度=（8×$\frac{12}{6.02×1{0}^{23}}$g）÷（356.6×10^-10cm）³≈3.5 g•cm^-3，
故答案为：sp²；3.5；
（4）晶体Cu为面心立方最密堆积，结合图三醋酸铜晶体的局部结构可确定其晶体中含有极性键、非极性键和配位键，
故答案为：面心立方最密堆积；①②③．

点评 本题是对物质结构的考查，题目综合性较大，涉及元素推断、核外电子排布、电离能、晶体结构与化学键、晶胞计算等，是对学生综合能力的考查，需要学生具备一定的数学计算能力，注意涉及中学常见晶胞结构，难度中等．