Question

1．原子序數依次增大的四種元素A、B、C、D分別處于第一至第四周期，自然界中存在多種A的化合物，B原子核外電子有6種不同的運動狀態(tài)，B與C可形成正四面體形分子，D的基態(tài)原子的最外能層只有一個電子，其他能層均已充滿電子．請回答下列問題：
（1）這四種元素中電負性最大的元素，其基態(tài)原子的價電子排布圖為．
（2）A與B元素形成的B₂A₂含有的σ鍵、π鍵數目之比為3：2．
（3）B元素可形成多種單質，一種晶體結構如圖一所示，其原子的雜化類型為sp²，另一種的晶胞如圖二所示，該晶胞的空間利用率為34%（保留兩位有效數字）．（$\sqrt{3}$=1.732）

（4）向盛有硫酸銅水溶液的試管中加氨水，首先形成藍色沉淀，繼續(xù)加入氨水沉淀溶解，得到深藍色透明溶液．請寫出藍色沉淀溶于氨水的離子方程式：Cu（OH）₂+4NH₃═[Cu（NH₃）₄]²⁺+2OH^-．
（5）圖三為-個D元素形成的單質的晶胞，該晶胞“實際”擁有的D原子數是4個，其晶體的堆積模型為面心立方密堆積，此晶胞立方體的邊長為a cm，D的相對原子質量為M，單質D的密度為ρg/cm³，則阿伏加德羅常數可表示為$\frac{4M}{ρ{a}^{3}}$ mol^-1（用含M、a、p的代數式表示）．

Answer 1

分析 原子序數依次增大的四種元素A、B、C、D分別處于第一至第四周期，自然界中存在多種A的化合物，則A為氫元素；B原子核外電子有6種不同的運動狀態(tài)，即核外有6個電子，則B為碳元素；D的基態(tài)原子的最外能層只有一個電子，其他能層均已充滿電子，D原子外圍電子排布為3d¹⁰4s¹，則D為銅元素；結合原子序數可知，C只能處于第三周期，B與C可形成正四面體型分子，則B為氯元素．
（1）四種元素中電負性最大的是Cl，其基態(tài)原子的價電子排布式為3s²3p⁵；
（2）C₂H₂的結構式為H-C≡C-H，單鍵為σ鍵，三鍵含有1個σ鍵、2個π鍵；
（3）圖一為平面結構，在其層狀結構中碳碳鍵鍵角為120°，每個碳原子都結合著3個碳原子，碳原子采取sp²雜化；
計算晶胞中碳原子總體積與晶胞的體積，晶胞空間利用率=$\frac{晶胞中原子總體積}{晶胞體積}$×100%，晶胞中每個C原子與周圍4個C原子形成正四面體結構，正四面體體心原子與晶胞頂點原子連線在晶胞體對角線上，且為體對角線長度的$\frac{1}{4}$，；
（4）硫酸銅溶液中加入氨水會產生氫氧化銅藍色沉淀，繼續(xù)滴加氨水，沉淀溶解，得到四氨合銅絡離子，溶液為深藍色的透明溶液；
（5）由晶胞結構示意圖可知，晶體的堆積模型為面心立方密堆積，利用均攤法計算晶胞中原子數目，再計算晶胞質量與體積，根據m=ρV計算阿伏伽德羅常數．

解答 解：原子序數依次增大的四種元素A、B、C、D分別處于第一至第四周期，自然界中存在多種A的化合物，則A為氫元素；B原子核外電子有6種不同的運動狀態(tài)，即核外有6個電子，則B為碳元素；D的基態(tài)原子的最外能層只有一個電子，其他能層均已充滿電子，D原子外圍電子排布為3d¹⁰4s¹，則D為銅元素；結合原子序數可知，C只能處于第三周期，B與C可形成正四面體型分子，則B為氯元素．
（1）四種元素中電負性最大的是Cl，其基態(tài)原子的價電子排布式為3s²3p⁵，基態(tài)原子的價電子排布圖為，
故答案為：；
（2）C₂H₂的結構式為H-C≡C-H，單鍵為σ鍵，三鍵含有1個σ鍵、2個π鍵，含有的σ鍵、π鍵數目之比為3：2，
故答案為：3：2；
（3）圖一為平面結構，在其層狀結構中碳碳鍵鍵角為120°，每個碳原子都結合著3個碳原子，碳原子采取sp²雜化；
晶胞中每個C原子與周圍4個C原子形成正四面體結構，正四面體體心原子與晶胞頂點原子連線在晶胞體對角線上，且為體對角線長度的$\frac{1}{4}$，令碳原子半徑為r，則晶胞棱長為8r，故晶胞棱長為$\frac{8\sqrt{3}r}{3}$r，晶胞中C原子數目=4+6×$\frac{1}{2}$+8×$\frac{1}{8}$=8，則晶胞中碳原子總體積=8×$\frac{4}{3}$πr³，故晶胞空間利用率=8×$\frac{4}{3}$πr³÷（$\frac{8\sqrt{3}r}{3}$）³=34%；
故答案為：sp²；34%；
（4）硫酸銅溶液中加入氨水會產生氫氧化銅藍色沉淀，繼續(xù)滴加氨水，沉淀溶解，得到四氨合銅絡離子，溶液為深藍色的透明溶液，藍色沉淀溶解離子方程式為：Cu（OH）₂+4NH₃═[Cu（NH₃）₄]²⁺+2OH^-，
故答案為：Cu（OH）₂+4NH₃═[Cu（NH₃）₄]²⁺+2OH^-；
（5）由晶胞結構示意圖可知，晶體的堆積模型為面心立方密堆積，晶胞中原子數目為6×$\frac{1}{2}$+8×$\frac{1}{8}$=4，晶胞質量為4×$\frac{Mg/mol}{{N}_{A}}$，晶胞體積為（a cm）³，則4×$\frac{Mg/mol}{{N}_{A}}$=ρg/cm³×（a cm）³，故N_A=$\frac{4M}{ρ{a}^{3}}$mol^-1，
故答案為：4；面心立方密堆積；$\frac{4M}{ρ{a}^{3}}$．

點評 本題是對物質結構的考查，題目綜合性較大，涉及元素推斷、核外電子排布、晶體結構與計算等，是對學生綜合能力的考查，（3）中晶胞空間利用率計算是難點、易錯點，需要學生具備一定的空間想象與數學計算能力，學習中注重相關基礎的積累，難度較大．