Question

数依次增大的四种元素A、B、C、D分别处于第一至第四周期，自然界中存在多种A的化合物，B原子核外电子有6种不同的运动状态，B与C可形成正四面体形分子，D的基态原子的最外能层只有一个电子，其他能层均已充满电子。请回答下列问题：

（1）这四种元素中电负性最大的元素，其基态原子的价电子排布图为___________________，第一电离能最小的元素是__________(填元素符号)。

（2）C所在主族的前四种元素分别与A形成的化合物，沸点由高到低的顺序是___________(填化学式)。

（3）B元素可形成多种单质，一种晶体结构如图一所示，其原子的杂化类型为__________；另一种的晶胞如图二所示，该晶胞的空间利用率为__________。(=1.732)

（4）D元素形成的单质，其晶体的堆积模型为__________，D的醋酸盐晶体局部结构如图三，该晶体中含有的化学键是__________ (填选项序号)。

①极性键            ②非极性键        ③配位键        ④金属键

（5）向D的硫酸盐溶液中滴加过量氨水，观察到的现象是______________________________。

请写出上述过程的离子方程式：___________________________,__________________________。

Answer

Cu HF＞HI＞HBr＞HCl sp2 34% 面心立方最密堆积 ①②③ 首先形成蓝色沉淀，继续滴加氨水，沉淀溶解，得到深蓝色的透明溶液 Cu2++2NH3·H2O===Cu(OH)2↓+2NH4+ Cu(OH)2+4NH3===[Cu(NH3)4]2++2OH−

【解析】

原子序数依次增大的四种元素A、B、C、D分别处于第一至第四周期，自然界中存在多种A的化合物，则A为氢元素；B原子核外电子有6种不同的运动状态，即核外有6个电子，则B为碳元素；D的基态原子的最外能层只有一个电子，其他能层均已充满电子，D原子外围电子排布为3d104s1，则D为铜元素；结合原子序数可知，C只能处于第三周期，B与C可形成正四面体型分子，则B为氯元素．

（1）四种元素中电负性最大的是Cl，其基态原子的价电子排布为3s23p5；

（2）HF分子间存在氢键，沸点最高，其它卤化氢随着相对分子质量递增，其沸点升高；

（3）图一为平面结构，在其层状结构中碳碳键键角为120°，每个碳原子都结合着3个碳原子，碳原子采取sp2杂化；

根据均摊法计算晶胞中C原子数目，令碳原子直径为a，计算晶胞中C原子总体积，碳原子与周围的4个原子形成正四面体结构，中心碳原子与正四面体顶点原子相邻，中心碳原子到底面距离为，则正四面体的高为（a+），设正四面体的棱长为x，则斜面的高为

x，底面中心到边的距离为x×，再根据勾股定理计算x与a的关系，晶胞棱长=2x×=x，再计算晶胞体积，晶胞空间利用率=×100%；

（4）晶体Cu为面心立方最密堆积，所以配位数为12，结合图三醋酸铜晶体的局部结构可确定其晶体中含有极性键、非极性键和配位键；

（5）向D的硫酸盐溶液中滴加过量氨水，观察到的现象是首先形成蓝色沉淀，继续滴加氨水，沉淀溶解，得到深蓝色的透明溶液。

原子序数依次增大的四种元素A、B、C、D分别处于第一至第四周期，自然界中存在多种A的化合物，则A为氢元素；B原子核外电子有6种不同的运动状态，即核外有6个电子，则B为碳元素；D的基态原子的最外能层只有一个电子，其他能层均已充满电子，D原子外围电子排布为3d104s1，则D为铜元素；结合原子序数可知，C只能处于第三周期，B与C可形成正四面体型分子，则B为氯元素，

（1）四种元素中电负性最大的是Cl，其基态原子的价电子排布为3s23p5，其基态原子的价电子排布图为 ；四种元素中只有Cu为金属元素失电子能力最强，其他为非金属元素，故第一电离能最小的元素是Cu；

（2）HF分子之间形成氢键，使其熔沸点较高，HI、HBr、HCl分子之间只有范德华力，相对分子质量越大，范德华力越大，沸点越高，即沸点由高到低的顺序是HF＞HI＞HBr＞HCl；

（3）图一为石墨的平面结构，在其层状结构中碳碳键键角为120°，每个碳原子都结合着3个碳原子，碳原子采取sp2杂化；

图二为金刚石的晶胞，一个晶胞中含碳原子数为8×+6×+4=8，令碳原子直径为a，晶胞中C原子总体积=8×π（）3，碳原子与周围的4个原子形成正四面体结构，中心碳原子与正四面体顶点原子相邻，中心碳原子到底面距离为，则正四面体的高为（a+）=，设正四面体的棱长为x，则斜面的高为x，底面中心到边的距离为x×，再根据勾股定理：（）2+（x×）2=（x）2，整理得x=，故晶胞棱长=×=，则晶胞体积为（）3，晶胞空间利用率={[8×π（）3]÷（）3}×100%=π34%；

（4）晶体Cu为面心立方最密堆积，所以配位数为12，结合图三醋酸铜晶体的局部结构可确定其晶体中含有极性键、非极性键和配位键，答案为：①②③；

（5）向D的硫酸盐溶液中滴加过量氨水，观察到的现象是首先形成蓝色沉淀，继续滴加氨水，沉淀溶解，得到深蓝色的透明溶液；发生反应的离子方程式有Cu2++2NH3·H2O=Cu(OH)2↓+2NH4+、Cu(OH)2+4NH3===[Cu(NH3)4]2++2OH−。