Question

有A、B、C、D四種元素，其中A元素和B元素的原子都有1個未成對電子，A⁺ 比B^﹣少一個電子層，B原子得一個電子填入3p軌道后，3p軌道已充滿；C原子的p軌道中有3個未成對電子，其氣態(tài)氫化物在水中的溶解度在同族元素所形成的氫化物中最大；D的最高化合價和最低化合價的代數(shù)和為4，其最高價氧化物中含D的質(zhì)量分數(shù)為40%，且其核內(nèi)質(zhì)子數(shù)等子中子數(shù)．R是由A、D兩元素形成的離子化合物，其中A⁺與D^2﹣離子數(shù)之比為2：1．請回答下列問題：

（1）A元素形成的晶體內(nèi)晶胞類型應屬于　（填寫“六方”、“面心立方”或“體心立方”）堆積，空間利用率為　　．

（2）C^3﹣的電子排布式為　　，在CB₃分子中C元素原子的原子軌道發(fā)生的是雜化，CB₃分子的VSEPR模型為　　．

（3）C的氫化物在水中的溶解度如何　　

（4）D元素與同周期相鄰元素的第一電離能由大到小的關系是：（用元素符號表示）；用一個化學方程式說明B、D兩元素形成的單質(zhì)的氧化性強弱：　　

（5）如圖所示是R形成的晶體的晶胞，該晶胞與CaF₂晶胞結(jié)構相似，設晶體密度是 ρg•cm^﹣3．試計算R晶體中A⁺和D^2﹣最短的距離　　．（阿伏加德羅常數(shù)用N_A表示，只寫出計算式，不用計算）

　

Answer 1

考點：

晶胞的計算；原子核外電子排布；元素電離能、電負性的含義及應用；原子軌道雜化方式及雜化類型判斷．

專題：

原子組成與結(jié)構專題；化學鍵與晶體結(jié)構．

分析：

B原子得一個電子填入3p軌道后，3p軌道已充滿，B為Cl元素；B^﹣離子為Cl^﹣離子，A⁺比B^﹣少一個電子層，A⁺為Na⁺離子；C原子的p軌道中有3個未成對電子，C原子的外圍電子排布為ns²np³，是第ⅤA族元素，其氣態(tài)氫化物在水中的溶解度在同族元素所形成的氫化物中最大，所以為N元素；D的最高化合價和最低化合價的代數(shù)和為4，為第ⅥA族元素，最高價氧化物中含D的質(zhì)量分數(shù)為 40%，可推知D的相對原子質(zhì)量為32，其核內(nèi)質(zhì)子數(shù)等于中子數(shù)，所以質(zhì)子數(shù)為16，D為S元素，A⁺是Na⁺離子，D^2﹣離子是S^2﹣離子，R是由Na⁺離子與S^2﹣離子以2：1形成的離子化合物，R是硫化鈉．

解答：

解：B原子得一個電子填入3p軌道后，3p軌道已充滿，B為Cl元素；B^﹣離子為Cl^﹣離子，A⁺比B^﹣少一個電子層，A⁺為Na⁺離子；C原子的p軌道中有3個未成對電子，C原子的外圍電子排布為ns²np³，是第ⅤA族元素，其氣態(tài)氫化物在水中的溶解度在同族元素所形成的氫化物中最大，所以為N元素；D的最高化合價和最低化合價的代數(shù)和為4，為第ⅥA族元素，最高價氧化物中含D的質(zhì)量分數(shù)為 40%，可推知D的相對原子質(zhì)量為32，其核內(nèi)質(zhì)子數(shù)等于中子數(shù)，所以質(zhì)子數(shù)為16，D為S元素，A⁺是Na⁺離子，R是由Na⁺離子與D^2﹣離子以2：1形成的離子化合物，D^2﹣離子是S^2﹣離子，R是硫化鈉．

（1）鈉元素屬于A₂密堆積式，該晶胞含有2個原子，所以Na元素形成的晶體內(nèi)晶胞類型應屬于體心立方，其空間利用率為68%，

故答案為：體心立方；68%；

（2）N^3﹣核外有10個電子，根據(jù)構造原理知，該離子基態(tài)核外電子排布式為：ls²2s²2p⁶，CB₃分子為NCl₃分子，N原子有一對孤對電子，與Cl原子成3個δ鍵，所以CB₃分子的VSEPR模型為四面體形，

故答案為：ls²2s²2p⁶；四面體形；

（3）C的氫化物是氨氣，一體積水能溶解700體積氨氣，氨氣分子和水分子之間可以形成氫鍵，且氨氣分子和水分子都是極性分子，根據(jù)相似相溶原理知，氨氣極易溶于水，

故答案為：1：700溶于水或極易溶于水；氨分子和水分子間可以形成氫鍵，且氨分子和水分子均為極性分子，相似相溶，氨分子和水分子還可以發(fā)生反應，氨氣極易溶于水；

（4）同一周期元素中，元素的第一電離能隨著原子序數(shù)的增大而呈增大趨勢，但第VA族元素第一電離能大于相鄰元素，所以P、S、Cl元素的第一電離能大小順序是：Cl＞P＞S；

同一周期元素中，元素的電負性隨著原子序數(shù)的增大而增大，一般來說電負性越強，元素的非金屬性越強，對應的單質(zhì)的氧化性越強，如在H₂S+Cl₂=2HCl+S↓反應中，Cl₂的氧化性大于O₂的氧化性，

故答案為：Cl＞P＞S；H₂S+Cl₂=2HCl+S↓；

（5）該晶胞中鈉離子個數(shù)=8，氧離子個數(shù)==4，晶胞的體積==，晶胞的邊長=cm，四個氧離子和一個鈉離子構成正四面體，鈉離子位于正四面體的體心上，

四個氧原子位于正四面體的頂點上，鈉原子位于體心上，正四面體的棱長=cm，

設氧離子和鈉離子的距離為x，

在正三角形BCD中，BE的長=cm，BO和OE的長之比為2：1，所以BO的長=cm=cm，（AO的邊長）²=（）²﹣（）²，x²=（）²+（AO的邊長﹣x）²，所以x=cm，

故答案為：．

點評：

本題考查了物質(zhì)結(jié)構和性質(zhì)，涉及晶胞的計算、元素周期律、氫鍵等知識點，這些都是學習重點也是學習難點，同時考查學生的空間想象能力及數(shù)學應用能力，結(jié)合正三角形的性質(zhì)分析解答，難度較大．