Question

【选修3：物质结构与性质】有A、B、C、D 四种元素,其中 A元素和B元素的原子都有1个未成对电子，A⁺比B^-少一个电子层，B原子得一个电子填入3p轨道后，3p 轨道已充满；C原子的p轨道中有3个未成对电子，其气态氢化物在水中的溶解度在同族元素所形成的氢化物中最大；D的最高化合价和最低化合价的代数和为4，其最高价氧化物中含D 的质量分数为40%，且其核内质子数等于中子数。R是由A、D两元素形成的离子化合物，其中A⁺与D^2-离子数之比为 2∶1。请回答下列问题:

(1）A元素形成的晶体内晶胞类型应属于___________(填写“六方” 、 “面心立方” 或“体心立方”）堆积,空间利用率为____________。

(2）C^3-的电子排布式为__________，在CB₃分子中C元素原子的原子轨道发生杂化，CB₃分子的VSEPR模型为_________。

(3）C的氢化物极易溶于水，请解释原因__________________。

(4）D元素与同周期相邻元素的第一电离能由大到小的关系是________________(用元素符号表示）；用一个化学方程式说明 B、D两元素形成的单质的氧化性强弱：____________________。

(5）如图所示是R形成的晶体的晶胞，该晶胞与 CaF₂晶胞结构相似，设晶体密度是 ρ g·cm^-3。R晶体中A⁺和D^2-最短的距离为____________cm。(阿伏加德罗常数用 N_A表示，只写出计算式，不用计算）

Answer

(1）体心立方（1分）68%（2分）；

(2）1s22s22p6（2分）四面体形（2分）；

(3）氨分子和水分子间可以形成氢键，且氨分子和水分子均为极性分子，相似相溶，氨分子和水分子还可以发生反应，氨气极易溶于水（2分）；

(4）Cl>P>S（2分）H2S+Cl2=2HCl+S↓（2分）

(5）（2分）

【解析】试题分析：B原子得一个电子填入3p轨道后，3p轨道已充满，B为Cl元素；B-离子为Cl-离子，A+比B-少一个电子层，A+为Na+离子；C原子的p轨道中有3个未成对电子，C原子的外围电子排布为ns2np3，是第ⅤA族元素，其气态氢化物在水中的溶解度在同族元素所形成的氢化物中最大，所以为N元素；D的最高化合价和最低化合价的代数和为4，为第ⅥA族元素，最高价氧化物中含D的质量分数为 40%，可推知D的相对原子质量为32，其核内质子数等于中子数，所以质子数为16，D为S元素，A+是Na+离子，R是由Na+离子与D2-离子以2：1形成的离子化合物，D2-离子是S2-离子，R是硫化钠。

（1）钠元素属于A2密堆积式，该晶胞含有2个原子，所以Na元素形成的晶体内晶胞类型应属于体心立方，其空间利用率为68%；

（2）N3-核外有10个电子，根据构造原理知，该离子基态核外电子排布式为：ls22s22p6，CB3分子为NCl3分子，N原子有一对孤对电子，与Cl原子成3个δ键，所以CB3分子的VSEPR模型为四面体形；

（3）C的氢化物是氨气，一体积水能溶解700体积氨气，氨气分子和水分子之间可以形成氢键，且氨气分子和水分子都是极性分子，根据相似相溶原理知，氨气极易溶于水；

（4）同一周期元素中，元素的第一电离能随着原子序数的增大而呈增大趋势，但第VA族元素第一电离能大于相邻元素，所以P、S、Cl元素的第一电离能大小顺序是：Cl＞P＞S；同一周期元素中，元素的电负性随着原子序数的增大而增大，一般来说电负性越强，元素的非金属性越强，对应的单质的氧化性越强，如在H2S+Cl2=2HCl+S↓反应中，Cl2的氧化性大于O2的氧化性；

（5）该晶胞中钠离子个数=8，氧离子个数=8×1/8+6×1/2=4，晶胞的体积=，晶胞的边长=cm，四个氧离子和一个钠离子构成正四面体，钠离子位于正四面体的体心上，四个氧原子位于正四面体的顶点上，钠原子位于体心上，正四面体的棱长=，设氧离子和钠离子的距离为x，在正三角形BCD中（如下图所示），BE的长=，BO和OE的长之比为2：1，所以BO的长=＝，（AO的边长）2=（）2－（）2，x2＝（）2+ AO的边长）2，所以x＝cm。

考点：考查物质结构和性质，涉及晶胞的计算、元素周期律、氢键等知识点