Question

【題目】【化學選修3：物質結構與性質】（15分）

A、B、C、D四種元素的原子序數(shù)依次增大，A的一種原子不含有中子，B原子p軌道有三個未成對電子，C是非金屬元素且s軌道上的電子總數(shù)等于p軌道上的電子總數(shù)，D的原子序數(shù)為29�；卮鹣铝袉栴}：

（1）D的基態(tài)電子排布式為___________________________。

（2）A、B、C元素的第一電離能由大到小的順序為________________(填元素符號)。

（3）A和B能形成兩種常見的化合物BA3和B2A4，試比較兩者的沸點的高低：________________（用化學式表示），說明原因：_________________________________。

（4）A和C形成的一種化合物為常見的液態(tài)物質，但該物質由液體形成固體后密度卻減小。試解釋原因：___________________________________。

（5）A、B、C、D四種元素可以形成一種原子個數(shù)比為12：6：6：1的配合物，請寫出該化合物的化學式：____，其中B原子的雜化類型為________________。

（6）D晶體的堆積類型為_________，其空間利用率為______________(請計算出準確值，可用根式表示)。

Answer 1

【答案】（1）3d104s1(1分)；（2）N>O>H(1分)；

（3）N2H4>NH3(1分)；二者同屬于分子晶體，分子間可以形成氫鍵，但是N2H4的相對分子質量更大，形成的氫鍵數(shù)更多，故沸點更高(2分)；

（4）H2O在形成晶體時由于氫鍵的作用使分子之間的距離變大，空間利用率減小，所以密度減小(2分)；

（5）[Cu(NH3)4](NO3)2(2分)；sp2、sp3(2分)；（6）面心立方最密堆積(2分)；(或74%)(2分)。

【解析】

試題分析：A、B、C、D四種元素的原子序數(shù)依次增大，A的一種原子不含有中子，則A是H元素；B原子p軌道有三個未成對電子，則B是N元素；C是非金屬元素且s軌道上的電子總數(shù)等于p軌道上的電子總數(shù)，則C是O元素；D的原子序數(shù)為29，D是Cu元素。（1）D是Cu元素，其基態(tài)電子排布式為3d104s1；（2） 一般情況下同一周期的元素，元素的非金屬性越強，其第一電離能就越大，但由于N原子核外的電子處于其軌道的半充滿狀態(tài)，是穩(wěn)定狀態(tài)，失去電子比O還難，所以A、B、C元素的第一電離能由大到小的順序為N>O>H；（3） A和B能形成兩種常見的化合物BA3和B2A4，它們分別是NH3、N2H4，二者都屬于分子晶體，分子之間通過分子間作用力結合，二者也都可以形成氫鍵，但由于N2H4相對分子質量更大，形成的氫鍵數(shù)目多，使作用力更強，斷裂更難，因此其沸點比NH3更高。（4）水形成晶體時水分子之間最大限度地形成氫鍵，由于氫鍵有方向性，使得分子間的距離變大，導致空間利用率減小，密度減��；（5）A、B、C、D四種元素可以形成一種原子個數(shù)比為12：6：6：1的配合物，該化合物的化學式是：[Cu(NH3)4](NO3)2，其NH3中的N原子采用sp3雜化，NO3-中的N原子采用sp2雜化。（6）Cu晶體的堆積類型為面心立方最密堆積，假設晶胞邊長是a，Cu原子半徑是r，則4r=a，一個晶胞中含有Cu原子的數(shù)目是8×1/8+6×1/2=4,則晶胞中含有的Cu原子占有的體積是V(原子) ，晶胞的體積是a3，所以其空間利用率為。