题目内容

14．四种常见元素的性质或结构信息如下表，试根据信息回答有关问题．
元素ABCD
性质
结构
信息		原子核外有两个电子层，最外层有3个未成对的电子原子的M层有1对成对的p电子原子核外电子排布为[Ar]3d104sx，
有+1、+2两种常见化合价		有两种常见氧化物，其中有一种是冶金工业常用的还原剂
（1）A元素与其同周期相邻两种元素原子的第一电离能由大到小的顺序为N＞O＞C（用元素符号表示）；试解释其原因同周期随原子序数增大第一电离能呈增大趋势，N元素2p轨道容纳3个电子，处于半满稳定状态，能量较低，第一电离能高于同周期相邻元素，故第一电离能由大到下的顺序为N＞O＞C．
（2）B元素的低价氧化物分子中心原子的杂化方式为sp2，B元素的最高价氧化物分子VSEPR模型为平面三角形，B元素与D元素形成分子空间构型为直线型．
（3）D元素最高价氧化物的熔点比同主族相邻元素最高价氧化物的熔点低（填“高”或“低”），其原因是晶体类型不同，二氧化碳形成分子晶体，二氧化硅形成原子晶体．
（4）往C元素的硫酸盐溶液中逐滴加入过量A元素的氢化物水溶液，观察到的现象为先生成蓝色沉淀，后沉淀溶解生成深蓝色溶液；后一现象的化学反应方程式为Cu（OH）2+4NH3=[Cu（NH3）4]（OH）2．
（5）某同学根据上述信息，推断A基态原子的核外电子排布为：
该同学所画的电子排布图违背了洪特规则．
（6）C晶体的堆积方式如图所示，设C原子半径为r cm，阿伏伽德罗常数用NA表示，则晶胞中C原子的配位数为12，C晶体的密度为$\frac{16}{\sqrt{2}{r}^{3}{N}_{A}}$g•cm-3（要求写表达式，可以不化简）．

分析 A原子核外有两个电子层，最外层有3个未成对的电子，原子核外电子排布式为1s22s22p3，则A为氮元素；B原子的M层有1对成对的p电子，外围电子排布为3s23p4，则B为硫元素；C原子核外电子排布为[Ar]3d104sx，有+1、+2两种常见化合价，则C为Cu；D元素有种常见氧化物，其中有一种是冶金工业常用的还原剂，则D为C元素，以此解答该题．

解答 解：A原子核外有两个电子层，最外层有3个未成对的电子，原子核外电子排布式为1s22s22p3，则A为氮元素；B原子的M层有1对成对的p电子，外围电子排布为3s23p4，则B为硫元素；C原子核外电子排布为[Ar]3d104sx，有+1、+2两种常见化合价，则C为Cu；D元素有种常见氧化物，其中有一种是冶金工业常用的还原剂，则D为C元素，
（1）同周期随原子序数增大第一电离能呈增大趋势，N元素2p轨道容纳3个电子，处于半满稳定状态，能量较低，第一电离能高于同周期相邻元素，故第一电离能由大到下的顺序为N＞O＞C，
故答案为：N＞O＞C；同周期随原子序数增大第一电离能呈增大趋势，N元素2p轨道容纳3个电子，处于半满稳定状态，能量较低，第一电离能高于同周期相邻元素，故第一电离能由大到下的顺序为N＞O＞C；
（2）S元素的低价氧化物为SO2，分子中S原子价层电子对数=2+$\frac{6-2×2}{2}$=3，S原子采取sp2杂化；
B元素的最高价氧化物分子为SO3，分子中含有3个δ键，不含孤电子对，VSEPR模型为平面三角形，
S元素与C元素形成分子为CS2，与二氧化碳互为等电子体，结构式为S=C=S，空间构型为直线型，
故答案为：sp2；平面三角形；直线型；
（3）二氧化碳形成分子晶体，二氧化硅形成原子晶体，故二氧化碳晶体熔点比较二氧化硅低，
故答案为：低；晶体类型不同，二氧化碳形成分子晶体，二氧化硅形成原子晶体；
（4）往硫酸铜溶液中逐滴加入过量氨水，先生成氢氧化铜沉淀，后氢氧化铜溶解氨水得到四氨合铜络离子，观察到的现象为：先生成蓝色沉淀，后沉淀溶解生成深蓝色溶液，反应的化学方程式为Cu（OH）2+4NH3=[Cu（NH3）4]（OH）2，
故答案为：先生成蓝色沉淀，后沉淀溶解生成深蓝色溶液；Cu（OH）2+4NH3=[Cu（NH3）4]（OH）2；
（5）电子应优先分布到单独一个轨道，违背洪特规则，故答案为：洪特规则；
（6）由Cu晶体的堆积方式可知，为面心立方密堆积，以顶角Cu原子研究，与之最近的Cu原子处于面心，每个顶点为12个面共用，故晶胞中Cu原子的配位数为12，晶胞中Cu原子数目=8×$\frac{1}{8}$+6×$\frac{1}{2}$=4，Cu原子半径为r，晶胞棱长=4r×$\frac{\sqrt{2}}{2}$=2$\sqrt{2}$r，故晶胞体积=（2$\sqrt{2}$r）3=16$\sqrt{2}$r3，
故晶胞的密度ρ=$\frac{m}{V}$=$\frac{\frac{4×64}{{N}_{A}}}{16\sqrt{2}{r}^{3}}$=$\frac{16}{\sqrt{2}{r}^{3}{N}_{A}}$g•cm-3，
故答案为：12；$\frac{16}{\sqrt{2}{r}^{3}{N}_{A}}$．

点评 本题是对物质结构的考查，涉及核外电子排布、电离能、分子结构、晶体类型与性质、配合物、晶胞结构与计算等，侧重对基础知识的综合应用的考查，（6）中解题的关键是计算晶胞的体积，题目难度中等．

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