Question

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	A	B	C	D
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下的顺序为

 

（用元素符号表示）；
（2）B元素的低价氧化物分子中心原子的杂化方式为

 

，B元素与D元素形成分子空间构型为

 

；
（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

 

（填“高”或“低”），其原因是

 

；
（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

 

；
（5）C晶体的堆积方式如图所示，设C原子半径为r，晶胞中C原子的配位数为

 

，晶胞的空间利用率
为

 

（要求写出计算过程）．

Answer 1

考点：位置结构性质的相互关系应用,晶胞的计算,原子轨道杂化方式及杂化类型判断

专题：元素周期律与元素周期表专题,化学键与晶体结构

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]3d¹⁰4s^x，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，据此解答．

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]3d¹⁰4s^x，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；
（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+

6-2×2

2

=3，S原子采取sp²杂化；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杂化；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，
故答案为：先生成蓝色沉淀，后沉淀溶解生成深蓝色溶液；
（5）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×

1

8

+6×

1

2

=4，Cu原子半径为r，晶胞中Cu原子总体积=4×

4

3

πr³，晶胞棱长=4r×

2

2

=2

2

r，故晶胞体积=（2

2

r）³=16

2

r³，故晶胞的空间利用率=

4× 4 3 πr3

16 2 r3

×100%=74%，
故答案为：74%．

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，侧重考查主干知识，（5）中关键是计算晶胞的体积，难度中等．