Question

14．四種常見元素的性質或結構信息如下表，試根據信息回答有關問題．

元素	A	B	C	D
性質 結構 信息	原子核外有兩個電子層，最外層有3個未成對的電子	原子的M層有1對成對的p電子	原子核外電子排布為[Ar]3d104sx， 有+1、+2兩種常見化合價	有兩種常見氧化物，其中有一種是冶金工業常用的還原劑

（1）A元素與其同周期相鄰兩種元素原子的第一電離能由大到小的順序為N＞O＞C（用元素符號表示）；試解釋其原因同周期隨原子序數增大第一電離能呈增大趨勢，N元素2p軌道容納3個電子，處于半滿穩定狀態，能量較低，第一電離能高于同周期相鄰元素，故第一電離能由大到下的順序為N＞O＞C．
（2）B元素的低價氧化物分子中心原子的雜化方式為sp²，B元素的最高價氧化物分子VSEPR模型為平面三角形，B元素與D元素形成分子空間構型為直線型．
（3）D元素最高價氧化物的熔點比同主族相鄰元素最高價氧化物的熔點低（填“高”或“低”），其原因是晶體類型不同，二氧化碳形成分子晶體，二氧化硅形成原子晶體．
（4）往C元素的硫酸鹽溶液中逐滴加入過量A元素的氫化物水溶液，觀察到的現象為先生成藍色沉淀，后沉淀溶解生成深藍色溶液；后一現象的化學反應方程式為Cu（OH）₂+4NH₃=[Cu（NH₃）₄]（OH）₂．
（5）某同學根據上述信息，推斷A基態原子的核外電子排布為：
該同學所畫的電子排布圖違背了洪特規則．
（6）C晶體的堆積方式如圖所示，設C原子半徑為r cm，阿伏伽德羅常數用N_A表示，則晶胞中C原子的配位數為12，C晶體的密度為$\frac{16}{\sqrt{2}{r}^{3}{N}_{A}}$g•cm^-3（要求寫表達式，可以不化簡）．

Answer 1

分析 A原子核外有兩個電子層，最外層有3個未成對的電子，原子核外電子排布式為1s²2s²2p³，則A為氮元素；B原子的M層有1對成對的p電子，外圍電子排布為3s²3p⁴，則B為硫元素；C原子核外電子排布為[Ar]3d¹⁰4s^x，有+1、+2兩種常見化合價，則C為Cu；D元素有種常見氧化物，其中有一種是冶金工業常用的還原劑，則D為C元素，以此解答該題．

解答 解：A原子核外有兩個電子層，最外層有3個未成對的電子，原子核外電子排布式為1s²2s²2p³，則A為氮元素；B原子的M層有1對成對的p電子，外圍電子排布為3s²3p⁴，則B為硫元素；C原子核外電子排布為[Ar]3d¹⁰4s^x，有+1、+2兩種常見化合價，則C為Cu；D元素有種常見氧化物，其中有一種是冶金工業常用的還原劑，則D為C元素，
（1）同周期隨原子序數增大第一電離能呈增大趨勢，N元素2p軌道容納3個電子，處于半滿穩定狀態，能量較低，第一電離能高于同周期相鄰元素，故第一電離能由大到下的順序為N＞O＞C，
故答案為：N＞O＞C；同周期隨原子序數增大第一電離能呈增大趨勢，N元素2p軌道容納3個電子，處于半滿穩定狀態，能量較低，第一電離能高于同周期相鄰元素，故第一電離能由大到下的順序為N＞O＞C；
（2）S元素的低價氧化物為SO₂，分子中S原子價層電子對數=2+$\frac{6-2×2}{2}$=3，S原子采取sp²雜化；
B元素的最高價氧化物分子為SO₃，分子中含有3個δ鍵，不含孤電子對，VSEPR模型為平面三角形，
S元素與C元素形成分子為CS₂，與二氧化碳互為等電子體，結構式為S=C=S，空間構型為直線型，
故答案為：sp²；平面三角形；直線型；
（3）二氧化碳形成分子晶體，二氧化硅形成原子晶體，故二氧化碳晶體熔點比較二氧化硅低，
故答案為：低；晶體類型不同，二氧化碳形成分子晶體，二氧化硅形成原子晶體；
（4）往硫酸銅溶液中逐滴加入過量氨水，先生成氫氧化銅沉淀，后氫氧化銅溶解氨水得到四氨合銅絡離子，觀察到的現象為：先生成藍色沉淀，后沉淀溶解生成深藍色溶液，反應的化學方程式為Cu（OH）₂+4NH₃=[Cu（NH₃）₄]（OH）₂，
故答案為：先生成藍色沉淀，后沉淀溶解生成深藍色溶液；Cu（OH）₂+4NH₃=[Cu（NH₃）₄]（OH）₂；
（5）電子應優先分布到單獨一個軌道，違背洪特規則，故答案為：洪特規則；
（6）由Cu晶體的堆積方式可知，為面心立方密堆積，以頂角Cu原子研究，與之最近的Cu原子處于面心，每個頂點為12個面共用，故晶胞中Cu原子的配位數為12，晶胞中Cu原子數目=8×$\frac{1}{8}$+6×$\frac{1}{2}$=4，Cu原子半徑為r，晶胞棱長=4r×$\frac{\sqrt{2}}{2}$=2$\sqrt{2}$r，故晶胞體積=（2$\sqrt{2}$r）³=16$\sqrt{2}$r³，
故晶胞的密度ρ=$\frac{m}{V}$=$\frac{\frac{4×64}{{N}_{A}}}{16\sqrt{2}{r}^{3}}$=$\frac{16}{\sqrt{2}{r}^{3}{N}_{A}}$g•cm^-3，
故答案為：12；$\frac{16}{\sqrt{2}{r}^{3}{N}_{A}}$．

點評 本題是對物質結構的考查，涉及核外電子排布、電離能、分子結構、晶體類型與性質、配合物、晶胞結構與計算等，側重對基礎知識的綜合應用的考查，（6）中解題的關鍵是計算晶胞的體積，題目難度中等．