Question

14．（1）Na、Cu、Si、H、C、N六種元素，其對應單質(zhì)的熔點按照A、B、C、D、E、F的順序依次升高，其中C、D均是熱和電的良導體．
①請寫出B單質(zhì)對應元素原子的電子排布式1s²2s²2p³．
②單質(zhì)A、F對應的元素以原子個數(shù)比1：1形成的氣態(tài)化合物分子中含3個σ鍵和2個π鍵．
③A與B對應的元素形成的10電子分子X的空間構(gòu)型為三角錐形；將X溶于水后的溶液滴入到CuSO₄溶液中至過量，得到絡離子的化學式為[Cu（NH₃）₄]²⁺，其中X與Cu²⁺之間以配位鍵結(jié)合．
④如圖是上述六種元素中的一種元素形成的含氧酸的結(jié)構(gòu)，請簡要說明該物質(zhì)易溶于水的原因：
a．HNO₃是極性分子，易溶于極性的水中
b．HNO₃分子中的-OH易與水分子之間形成氫鍵
（2）碳是形成化合物最多的元素，其單質(zhì)與化合物廣布于自然界．
①與碳同周期的非金屬元素N的第一電離能大于O的第一電離能，原因是N原子2p軌道半充滿，能量低；
②冰晶胞中水分子的空間排列方式與金剛石晶胞（其晶胞結(jié)構(gòu)如圖，其中空心球所示原子位于立方體的頂點或面心，實心球所示原子位于立方體內(nèi)）類似．每個冰晶胞平均占有8個水分子，冰晶胞與金剛石晶胞微粒排列方式相同的原因是水中的O和金剛石中的C都是sp³雜化，且水分子間的氫鍵具有方向性，每個水分子可與相鄰的4個水分子形成氫鍵．
？
（3）在NaCl晶體中，陰、陽離子具有或近似具有球型對稱結(jié)構(gòu)，它們可以被看作剛性圓球，并彼此“相切”．如圖為NaCl的晶胞結(jié)構(gòu)圖及晶胞的剖面圖：

若a=5.6×10^-8cm，則該晶體的密度為2.2g/cm³（精確到小數(shù)點后1位）

Answer 1

分析 （1）Na、Cu、Si、H、C、N六種元素，其對應單質(zhì)的熔點按照A、B、C、D、E、F的順序依次升高，其中C、D均是熱和電的良導體，則C、D為金屬，根據(jù)熔點比較可知，C為Na，D為Cu，其它四種單質(zhì)根據(jù)熔點高低的順序可知A為H₂，B為N₂，E為Si，F(xiàn)為C，A與B對應的元素形成的10電子分子X為NH₃，圖1是上述六種元素中的一種元素形成的含氧酸的結(jié)構(gòu)，則該酸為HNO₃；
（2）①原子軌道中的電子處于全滿、半滿、全空時最穩(wěn)定；
②利用均攤法確定每個冰晶胞含有的水分子個數(shù)，根據(jù)氧原子和碳原子的雜化方式分析；
（3）由Na、Cl兩元素形成的化合物為NaCl，晶胞中Na⁺離子數(shù)目=1+12×$\frac{1}{4}$=4，Cl^-離子數(shù)目=8×$\frac{1}{8}$+6×$\frac{1}{2}$=4，故晶胞質(zhì)量=$\frac{4×58.5}{6.02×10{\;}^{23}}$g，晶胞體積=（5.6×10^-8cm）³，據(jù)此計算晶胞的密度；

解答 解：（1）Na、Cu、Si、H、C、N六種元素，其對應單質(zhì)的熔點按照A、B、C、D、E、F的順序依次升高，其中C、D均是熱和電的良導體，則C、D為金屬，根據(jù)熔點比較可知，C為Na，D為Cu，其它四種單質(zhì)根據(jù)熔點高低的順序可知A為H₂，B為N₂，E為Si，F(xiàn)為C，A與B對應的元素形成的10電子分子X為NH₃，圖1是上述六種元素中的一種元素形成的含氧酸的結(jié)構(gòu)，則該酸為HNO₃，
①B為N₂，B單質(zhì)對應元素原子的電子排布式為1s²2s²2p³，
故答案為：1s²2s²2p³；
②A為H₂，F(xiàn)為C，單質(zhì)A、F對應的元素以原子個數(shù)比1：1形成的氣態(tài)化合物為C₂H₂，C₂H₂分子中含3個σ鍵和2個π鍵，
故答案為：3；2；
③X為NH₃，NH₃中氮原子的價層電子對數(shù)為$\frac{5+3}{2}$=4，有一對孤電子對，所以NH₃空間構(gòu)型為三角錐形，將NH₃溶于水后的溶液滴入到CuSO₄溶液中至過量，得到絡離子的化學式為[Cu （NH₃）₄]²⁺，其中NH₃與Cu²⁺之間以配位鍵結(jié)合，
故答案為：三角錐形；[Cu （NH₃）₄]²⁺；配位；
④圖1中的含氧酸為HNO₃，HNO₃易溶于水的原因a．HNO₃是極性分子，易溶于極性的水中；b．HNO₃分子中的-OH易與水分子之間形成氫鍵，
故答案為：HNO₃是極性分子，易溶于極性的水中；HNO₃分子中的-OH易與水分子之間形成氫鍵；
 （2）①N原子的核外電子排布式為：1s²2s²2p³，O原子核外電子排布式為1s²2s²2p⁴，2p軌道半充滿的原子能量低，較穩(wěn)定，所以與碳同周期的非金屬元素N的第一電離能大于O的第一電離能；
故答案為：N原子2p軌道半充滿，能量低；
②每個冰晶胞平均占有分子個數(shù)=4+$\frac{1}{8}$×8+$\frac{1}{2}$×6=8，H₂O的氧原子中含有2個σ鍵和2個孤電子對，金剛石中每個碳原子含有4個σ鍵且沒有孤電子對，所以水中的O和金剛石中的C都是sp³雜化，且水分子間的氫鍵具有方向性，每個水分子中一個氧原子可以和另外2個水分子形成2個原子，2個氫原子可以和另外2個水分子形成氫鍵，所以每個水分子可與相鄰的4個水分子形成氫鍵，導致冰晶胞與金剛石晶胞微粒排列方式相似，
故答案為：8；水中的O和金剛石中的C都是sp³雜化，氫鍵具有方向性，每個水分子與相鄰的4個水分子形成氫鍵；
（3）由Na、Cl兩元素形成的化合物為NaCl，晶胞中Na⁺離子數(shù)目=1+12×$\frac{1}{4}$=4，Cl^-離子數(shù)目=8×$\frac{1}{8}$+6×$\frac{1}{2}$=4，故晶胞質(zhì)量=$\frac{4×58.5}{6.02×10{\;}^{23}}$g，晶胞體積=（5.6×10^-8cm）³，則該晶體的密度ρ=$\frac{4×58.5}{6.02×10{\;}^{23}}$g÷（5.6×10^-8cm）³=2.2 g•cm^-3；
故答案為：2.2；

點評 本題考查較為綜合，涉及電子排布、化學鍵、分子結(jié)構(gòu)與性質(zhì)、配合物、第一電離能、晶胞計算等，推斷元素是解題關(guān)鍵，注意利用均攤法進行晶胞計算，側(cè)重考查了學生對知識的綜合運用和掌握，難度中等．