Question

【題目】【選修3：物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)】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(gè)未成對(duì)電子，A+比B-少一個(gè)電子層，B原子得一個(gè)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(gè)未成對(duì)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(jià)和最低化合價(jià)的代數(shù)和為4，其最高價(jià)氧化物中含D 的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為40%，且其核內(nèi)質(zhì)子數(shù)等于中子數(shù)。R是由A、D兩元素形成的離子化合物，其中A+與D2-離子數(shù)之比為 2∶1。請(qǐng)回答下列問(wèn)題:

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

(2）C3-的電子排布式為__________，在CB3分子中C元素原子的原子軌道發(fā)生雜化，CB3分子的VSEPR模型為_________。

(3）C的氫化物極易溶于水，請(qǐng)解釋原因__________________。

(4）D元素與同周期相鄰元素的第一電離能由大到小的關(guān)系是________________(用元素符號(hào)表示）；用一個(gè)化學(xué)方程式說(shuō)明 B、D兩元素形成的單質(zhì)的氧化性強(qiáng)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(gòu)相似，設(shè)晶體密度是 ρ g·cm-3。R晶體中A+和D2-最短的距離為____________cm。(阿伏加德羅常數(shù)用 NA表示，只寫(xiě)出計(jì)算式，不用計(jì)算）

Answer 1

【答案】(1）體心立方（1分）68%（2分）；

(2）1s22s22p6（2分）四面體形（2分）；

(3）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(yīng)，氨氣極易溶于水（2分）；

(4）Cl>P>S（2分）H2S+Cl2=2HCl+S↓（2分）

(5）（2分）

【解析】試題分析：B原子得一個(gè)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(gè)電子層，A+為Na+離子；C原子的p軌道中有3個(gè)未成對(duì)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(jià)和最低化合價(jià)的代數(shù)和為4，為第ⅥA族元素，最高價(jià)氧化物中含D的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為 40%，可推知D的相對(duì)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D2-離子以2：1形成的離子化合物，D2-離子是S2-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(gè)原子，所以Na元素形成的晶體內(nèi)晶胞類型應(yīng)屬于體心立方，其空間利用率為68%；

（2）N3-核外有10個(gè)電子，根據(jù)構(gòu)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(duì)孤對(duì)電子，與Cl原子成3個(gè)δ鍵，所以CB3分子的VSEPR模型為四面體形；

（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；

（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(shì)，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(fù)性隨著原子序數(shù)的增大而增大，一般來(lái)說(shuō)電負(fù)性越強(qiáng)，元素的非金屬性越強(qiáng)，對(duì)應(yīng)的單質(zhì)的氧化性越強(qiáng)，如在H2S+Cl2=2HCl+S↓反應(yīng)中，Cl2的氧化性大于O2的氧化性；

（5）該晶胞中鈉離子個(gè)數(shù)=8，氧離子個(gè)數(shù)=8×1/8+6×1/2=4，晶胞的體積=，晶胞的邊長(zhǎng)=cm，四個(gè)氧離子和一個(gè)鈉離子構(gòu)成正四面體，鈉離子位于正四面體的體心上，四個(gè)氧原子位于正四面體的頂點(diǎn)上，鈉原子位于體心上，正四面體的棱長(zhǎng)=，設(shè)氧離子和鈉離子的距離為x，在正三角形BCD中（如下圖所示），BE的長(zhǎng)=，BO和OE的長(zhǎng)之比為2：1，所以BO的長(zhǎng)=＝，（AO的邊長(zhǎng)）2=（）2－（）2，x2＝（）2+ AO的邊長(zhǎng)）2，所以x＝cm。