Question

【題目】【選修3：物質結構與性質】有A、B、C、D 四種元素,其中 A元素和B元素的原子都有1個未成對電子，A+比B-少一個電子層，B原子得一個電子填入3p軌道后，3p 軌道已充滿；C原子的p軌道中有3個未成對電子，其氣態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的最高化合價和最低化合價的代數和為4，其最高價氧化物中含D 的質量分數為40%，且其核內質子數等于中子數。R是由A、D兩元素形成的離子化合物，其中A+與D2-離子數之比為 2∶1。請回答下列問題:

(1）A元素形成的晶體內晶胞類型應屬于___________(填寫“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生雜化，CB3分子的VSEPR模型為_________。

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

(4）D元素與同周期相鄰元素的第一電離能由大到小的關系是________________(用元素符號表示）；用一個化學方程式說明 B、D兩元素形成的單質的氧化性強弱：____________________。

(5）如圖所示是R形成的晶體的晶胞，該晶胞與 CaF2晶胞結構相似，設晶體密度是 ρ g·cm-3。R晶體中A+和D2-最短的距離為____________cm。(阿伏加德羅常數用 NA表示，只寫出計算式，不用計算）

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生反應，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-少一個電子層，A+為Na+離子；C原子的p軌道中有3個未成對電子，C原子的外圍電子排布為ns2np3，是第ⅤA族元素，其氣態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的最高化合價和最低化合價的代數和為4，為第ⅥA族元素，最高價氧化物中含D的質量分數為 40%，可推知D的相對原子質量為32，其核內質子數等于中子數，所以質子數為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個原子，所以Na元素形成的晶體內晶胞類型應屬于體心立方，其空間利用率為68%；

（2）N3-核外有10個電子，根據構造原理知，該離子基態核外電子排布式為：ls22s22p6，CB3分子為NCl3分子，N原子有一對孤對電子，與Cl原子成3個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的增大而呈增大趨勢，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，元素的電負性隨著原子序數的增大而增大，一般來說電負性越強，元素的非金屬性越強，對應的單質的氧化性越強，如在H2S+Cl2=2HCl+S↓反應中，Cl2的氧化性大于O2的氧化性；

（5）該晶胞中鈉離子個數=8，氧離子個數=8×1/8+6×1/2=4，晶胞的體積=，晶胞的邊長=cm，四個氧離子和一個鈉離子構成正四面體，鈉離子位于正四面體的體心上，四個氧原子位于正四面體的頂點上，鈉原子位于體心上，正四面體的棱長=，設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=，BO和OE的長之比為2：1，所以BO的長=＝，（AO的邊長）2=（）2－（）2，x2＝（）2+ AO的邊長）2，所以x＝cm。