Question

14．（1）Na、Cu、Si、H、C、N六种元素，其对应单质的熔点按照A、B、C、D、E、F的顺序依次升高，其中C、D均是热和电的良导体．
①请写出B单质对应元素原子的电子排布式1s²2s²2p³．
②单质A、F对应的元素以原子个数比1：1形成的气态化合物分子中含3个σ键和2个π键．
③A与B对应的元素形成的10电子分子X的空间构型为三角锥形；将X溶于水后的溶液滴入到CuSO₄溶液中至过量，得到络离子的化学式为[Cu（NH₃）₄]²⁺，其中X与Cu²⁺之间以配位键结合．
④如图是上述六种元素中的一种元素形成的含氧酸的结构，请简要说明该物质易溶于水的原因：
a．HNO₃是极性分子，易溶于极性的水中
b．HNO₃分子中的-OH易与水分子之间形成氢键
（2）碳是形成化合物最多的元素，其单质与化合物广布于自然界．
①与碳同周期的非金属元素N的第一电离能大于O的第一电离能，原因是N原子2p轨道半充满，能量低；
②冰晶胞中水分子的空间排列方式与金刚石晶胞（其晶胞结构如图，其中空心球所示原子位于立方体的顶点或面心，实心球所示原子位于立方体内）类似．每个冰晶胞平均占有8个水分子，冰晶胞与金刚石晶胞微粒排列方式相同的原因是水中的O和金刚石中的C都是sp³杂化，且水分子间的氢键具有方向性，每个水分子可与相邻的4个水分子形成氢键．
？
（3）在NaCl晶体中，阴、阳离子具有或近似具有球型对称结构，它们可以被看作刚性圆球，并彼此“相切”．如图为NaCl的晶胞结构图及晶胞的剖面图：

若a=5.6×10^-8cm，则该晶体的密度为2.2g/cm³（精确到小数点后1位）

Answer 1

分析 （1）Na、Cu、Si、H、C、N六种元素，其对应单质的熔点按照A、B、C、D、E、F的顺序依次升高，其中C、D均是热和电的良导体，则C、D为金属，根据熔点比较可知，C为Na，D为Cu，其它四种单质根据熔点高低的顺序可知A为H₂，B为N₂，E为Si，F为C，A与B对应的元素形成的10电子分子X为NH₃，图1是上述六种元素中的一种元素形成的含氧酸的结构，则该酸为HNO₃；
（2）①原子轨道中的电子处于全满、半满、全空时最稳定；
②利用均摊法确定每个冰晶胞含有的水分子个数，根据氧原子和碳原子的杂化方式分析；
（3）由Na、Cl两元素形成的化合物为NaCl，晶胞中Na⁺离子数目=1+12×$\frac{1}{4}$=4，Cl^-离子数目=8×$\frac{1}{8}$+6×$\frac{1}{2}$=4，故晶胞质量=$\frac{4×58.5}{6.02×10{\;}^{23}}$g，晶胞体积=（5.6×10^-8cm）³，据此计算晶胞的密度；

解答 解：（1）Na、Cu、Si、H、C、N六种元素，其对应单质的熔点按照A、B、C、D、E、F的顺序依次升高，其中C、D均是热和电的良导体，则C、D为金属，根据熔点比较可知，C为Na，D为Cu，其它四种单质根据熔点高低的顺序可知A为H₂，B为N₂，E为Si，F为C，A与B对应的元素形成的10电子分子X为NH₃，图1是上述六种元素中的一种元素形成的含氧酸的结构，则该酸为HNO₃，
①B为N₂，B单质对应元素原子的电子排布式为1s²2s²2p³，
故答案为：1s²2s²2p³；
②A为H₂，F为C，单质A、F对应的元素以原子个数比1：1形成的气态化合物为C₂H₂，C₂H₂分子中含3个σ键和2个π键，
故答案为：3；2；
③X为NH₃，NH₃中氮原子的价层电子对数为$\frac{5+3}{2}$=4，有一对孤电子对，所以NH₃空间构型为三角锥形，将NH₃溶于水后的溶液滴入到CuSO₄溶液中至过量，得到络离子的化学式为[Cu （NH₃）₄]²⁺，其中NH₃与Cu²⁺之间以配位键结合，
故答案为：三角锥形；[Cu （NH₃）₄]²⁺；配位；
④图1中的含氧酸为HNO₃，HNO₃易溶于水的原因a．HNO₃是极性分子，易溶于极性的水中；b．HNO₃分子中的-OH易与水分子之间形成氢键，
故答案为：HNO₃是极性分子，易溶于极性的水中；HNO₃分子中的-OH易与水分子之间形成氢键；
 （2）①N原子的核外电子排布式为：1s²2s²2p³，O原子核外电子排布式为1s²2s²2p⁴，2p轨道半充满的原子能量低，较稳定，所以与碳同周期的非金属元素N的第一电离能大于O的第一电离能；
故答案为：N原子2p轨道半充满，能量低；
②每个冰晶胞平均占有分子个数=4+$\frac{1}{8}$×8+$\frac{1}{2}$×6=8，H₂O的氧原子中含有2个σ键和2个孤电子对，金刚石中每个碳原子含有4个σ键且没有孤电子对，所以水中的O和金刚石中的C都是sp³杂化，且水分子间的氢键具有方向性，每个水分子中一个氧原子可以和另外2个水分子形成2个原子，2个氢原子可以和另外2个水分子形成氢键，所以每个水分子可与相邻的4个水分子形成氢键，导致冰晶胞与金刚石晶胞微粒排列方式相似，
故答案为：8；水中的O和金刚石中的C都是sp³杂化，氢键具有方向性，每个水分子与相邻的4个水分子形成氢键；
（3）由Na、Cl两元素形成的化合物为NaCl，晶胞中Na⁺离子数目=1+12×$\frac{1}{4}$=4，Cl^-离子数目=8×$\frac{1}{8}$+6×$\frac{1}{2}$=4，故晶胞质量=$\frac{4×58.5}{6.02×10{\;}^{23}}$g，晶胞体积=（5.6×10^-8cm）³，则该晶体的密度ρ=$\frac{4×58.5}{6.02×10{\;}^{23}}$g÷（5.6×10^-8cm）³=2.2 g•cm^-3；
故答案为：2.2；

点评 本题考查较为综合，涉及电子排布、化学键、分子结构与性质、配合物、第一电离能、晶胞计算等，推断元素是解题关键，注意利用均摊法进行晶胞计算，侧重考查了学生对知识的综合运用和掌握，难度中等．