Question

2．四种常见元素的性质或结构信息如表．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）元素A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）；
（2）B元素的低价氧化物分子中心原子的杂化方式为sp²杂化
（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；请写出上述过程的离子方程式：Cu²⁺+2NH₃•H₂O=Cu（OH）₂↓+2NH₄⁺；Cu（OH）₂+4NH₃=[Cu（NH₃）₄]²⁺+2OH^-．
（5）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N_A表示，C晶体的堆积模型为面心立方最密堆积，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）．晶胞中原子空间利用率为74% （要求写表达式，可以不化简）．

Answer 1

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+$\frac{6-2×2}{2}$=3，S原子采取sp²杂化，
故答案为：sp²杂化；
（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，上述过程的离子方程式为Cu²⁺+2NH₃•H₂O=Cu（OH）₂↓+2NH₄⁺、Cu（OH）₂+4NH₃=[Cu（NH₃）₄]²⁺+2OH^-，
故答案为：先生成蓝色沉淀，后沉淀溶解生成深蓝色溶液；Cu²⁺+2NH₃•H₂O=Cu（OH）₂↓+2NH₄⁺、Cu（OH）₂+4NH₃=[Cu（NH₃）₄]²⁺+2OH^-；
（5）C为Cu，由Cu晶体的堆积方式可知，为面心立方最密堆积，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，晶胞的空间利用率=$\frac{4×\frac{4}{3}π{r}^{3}}{16\sqrt{2}{r}^{3}}$×100%=74%，
故晶胞的密度ρ=$\frac{m}{V}$=$\frac{\frac{4×64}{NA}}{16\sqrt{2}{r}^{3}}$=$\frac{16}{\sqrt{2}{r}^{3}{N}_{A}}$g•cm^-3，
故答案为：面心立方最密堆积； $\frac{16}{\sqrt{2}{r}^{3}{N}_{A}}$；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．