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【题目】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,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,其他能层均已充满电子。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__________(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___________(填化学式)。

(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__________;另一种的晶胞如图二所示,该晶胞的空间利用率为__________。(=1.732)

(4)D元素形成的单质,其晶体的堆积模型为__________,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__________ (填选项序号)。

①极性键 ②非极性键 ③配位键 ④金属键

(5)向D的硫酸盐溶液中滴加过量氨水,观察到的现象是______________________________。

请写出上述过程的离子方程式:___________________________,__________________________。

【答案】 Cu HF>HI>HBr>HCl sp2 34% 面心立方最密堆积 ①②③ 首先形成蓝色沉淀,继续滴加氨水,沉淀溶解,得到深蓝色的透明溶液 Cu2++2NH3·H2O===Cu(OH)2↓+2NH4+ Cu(OH)2+4NH3===[Cu(NH3)4]2++2OH

【解析】

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;

(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,令碳原子直径为a,计算晶胞中C原子总体积,碳原子与周围的4个原子形成正四面体结构,中心碳原子与正四面体顶点原子相邻,中心碳原子到底面距离为,则正四面体的高为(a+),设正四面体的棱长为x,则斜面的高为

x,底面中心到边的距离为x×,再根据勾股定理计算x与a的关系,晶胞棱长=2x×=x,再计算晶胞体积,晶胞空间利用率=×100%;

(4)晶体Cu为面心立方最密堆积,所以配位数为12,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;

(5)向D的硫酸盐溶液中滴加过量氨水,观察到的现象是首先形成蓝色沉淀,继续滴加氨水,沉淀溶解,得到深蓝色的透明溶液。

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为金属元素失电子能力最强,其他为非金属元素,故第一电离能最小的元素是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;

(3)图一为石墨的平面结构,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;

图二为金刚石的晶胞,一个晶胞中含碳原子数为8×+6×+4=8,令碳原子直径为a,晶胞中C原子总体积=8×π()3,碳原子与周围的4个原子形成正四面体结构,中心碳原子与正四面体顶点原子相邻,中心碳原子到底面距离为,则正四面体的高为(a+)=,设正四面体的棱长为x,则斜面的高为x,底面中心到边的距离为x×,再根据勾股定理:()2+(x×)2=(x)2,整理得x=,故晶胞棱长=×=,则晶胞体积为()3,晶胞空间利用率={[8×π()3]÷()3}×100%=π34%;

(4)晶体Cu为面心立方最密堆积,所以配位数为12,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,答案为:①②③;

(5)向D的硫酸盐溶液中滴加过量氨水,观察到的现象是首先形成蓝色沉淀,继续滴加氨水,沉淀溶解,得到深蓝色的透明溶液;发生反应的离子方程式有Cu2++2NH3·H2O=Cu(OH)2↓+2NH4+、Cu(OH)2+4NH3===[Cu(NH3)4]2++2OH。

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