Question

【化学——选修3物质结构与性质】

原子序数依次增大的四种元素A、B、C、D依次处于第一至第四周期，自然界中存在多种A的化合物，B原子核外电子有6种不同的运动状态，B与C可形成正四面体形分子，D的基态原子的最外能层只有一个电子，其他能层均已充满电子。

请回答下列问题：

（1）这四种元素中电负性最大的元素，其基态原子的价电子排布图为               。

（2）C所在主族的四种元素分别与A形成的化合物，沸点由高到低的顺序是           （填化学式），呈现如此递变规律的原因是                              。

（3）B元素可形成多种单质，一种晶体结构如图一所示，其原子的杂化类型为          ，另一种的晶胞如图二所示，用最简式表示该晶胞的空间利用率           。

（4）D元素形成的单质，其晶胞内D原子的配位数为           ，D的醋酸盐晶体局部结构如图三，该晶体中含有的化学键是            (填选项序号)。

①极性键     ②非极性键     ③配位键     ④金属键

（5）D元素形成的单质，既不溶于氨水也不溶于双氧水，但溶于两者的混合溶液。写出该反应的离子方程式                               。

Answer

（1）

（2）HF＞HI＞HBr＞HCl HF分子之间形成氢键，使其沸点较高，HCl、HBr、HI分子间以分子间作用力结合，相对分子质量越大，范德华力越大，沸点越高。

（3）sp2

（4）12 ； ①②③

（5）Cu+4NH3·H2O+ H2O2＝[Cu(NH3)4]2++2OH-+4 H2O

【解析】

试题分析：原子序数依次增大的四种元素A、B、C、D分别处于第一至第四周期，自然界中存在多种A的化合物，则A为氢元素；B原子核外电子有6种不同的运动状态，即核外有6个电子，B为碳元素；D的基态原子的最外能层只有一个电子，其他能层均已充满电子，D原子外围电子排布为3d104s1，则D为铜元素；结合原子序数可知，C只能处于第三周期，B与C可形成正四面体型分子，则B为氯元素。

（1）四种元素中电负性最大的是Cl，其基态原子的价电子数为7，基态原子的价电子排布图为

（2）HF分子之间形成氢键，使其沸点较高，HCl、HBr、HI分子间以分子间作用力结合，相对分子质量越大，范德华力越大，沸点越高，即沸点由高到低的顺序是HF＞HI＞HBr＞HCl。

（3）图一为平面结构，在其层状结构中碳碳键键角为120°，每个碳原子都结合着3个碳原子，碳原子采取sp2杂化。根据晶胞的示意图可知，晶胞中每个C原子与周围4个C原子形成正四面体结构，令碳原子半径为r，晶胞的边长为a，=2r，r=，晶胞中碳原子的个数为8×1/8+6×1/2+4=8，则碳原子的体积为r3×8，晶胞的体积为a3，则该晶胞的空间利用率（）3÷a3×100%=。

（4）晶体Cu为面心立方最密堆积，所以其晶胞内Cu原子的配位数为12；结合图三醋酸铜晶体的局部结构可确定其晶体中含有极性键、非极性键和配位键，答案选①②③。

（5）Cu2＋有空轨道，NH3具有孤对电子，Cu2＋易与NH3以配位键结合成化合物，铜单质既不溶于氨水也不溶于双氧水，但溶于两者的混合溶液，则该反应的离子方程式为Cu+4NH3·H2O+ H2O2＝[Cu(NH3)4]2++2OH-+4 H2O。

【考点定位】考查元素的推断、电负性的大小判断，沸点的高低判断，晶体结构与化学键、晶胞的计算等。

【名师点睛】本题考查元素的推断、电负性的大小判断，沸点的高低判断，晶体结构与化学键、晶胞的计算等知识。（3）中晶胞空间利用率计算是难点、易错点，需要学生具备一定的空间想象与数学计算能力。原子序数依次增大的四种元素A、B、C、D分别处于第一至第四周期，自然界中存在多种A的化合物，则A为氢元素；B原子核外电子有6种不同的运动状态，即核外有6个电子，B为碳元素；D的基态原子的最外能层只有一个电子，其他能层均已充满电子，D原子外围电子排布为3d104s1，则D为铜元素；结合原子序数可知，C只能处于第三周期，B与C可形成正四面体型分子，则B为氯元素，根据题意解答即可。