Question

有A、B、C、D四中元素，其中A的基态原子核外电子有11中运动状态，B的基态原子得一个电子喉3p轨道就处于全充满状态，C的最常见气态氢化物呈碱性，D与A能形成离子化合物A₂D且D^2-比A⁺多一个电子层．
（1）A的单质晶体类型是

 

，从晶体结构解释，A单质是电的真导体的原因

 

．
（2）DB₂分子的中心原子杂化类型为

 

，分子的空间构型为

 

．
（3）C^3-的电子排布式为

 

，C的氢化物水溶液中存在多种形式的氢键，请表示出不同分子之间形成的氢键

 

．
（4）D元素与同周期相邻元素的第一电离能有大到小的关系是

 

，A、B、D三种元素电负性由大到小的关系是

 

．
（5）如图是A₂D晶体的晶胞，该晶胞与CaF₂晶胞结构相似，设晶体密度是ρ g?cm^-3，则该晶体中A⁺和D^2-最短的距离为

 

．（阿伏加德罗常数用N_A表示，只列出计算式即可）

Answer 1

考点：晶胞的计算,元素电离能、电负性的含义及应用,位置结构性质的相互关系应用,判断简单分子或离子的构型,原子轨道杂化方式及杂化类型判断

专题：化学键与晶体结构

分析：A的基态原子核外电子有11种运动状态，即A核外有11个电子，是钠元素，B的基态原子得一个电子后3p轨道就处于全充满状态，B元素3p轨道上有5个电子，则B为17号元素，氯元素，C的最常见气态氢化物呈碱性，则C为氮元素，D与A能形成离子化合物A₂D且D^2-比A⁺多一个电子层，则D^2-为S^2-，D为硫元素，据此答题．

解答： 解：A的基态原子核外电子有11种运动状态，即A核外有11个电子，是钠元素，B的基态原子得一个电子后3p轨道就处于全充满状态，B元素3p轨道上有5个电子，则B为17号元素，氯元素，C的最常见气态氢化物呈碱性，则C为氮元素，D与A能形成离子化合物A₂D且D^2-比A⁺多一个电子层，则D^2-为S^2-，D为硫元素，
（1）A为钠元素，所以钠单质为金属晶体，在金属晶体是由自由电子和金属阳离子构成，能导电是因为其中有自由电子的存在，故答案为：金属晶体；固体中存在自由电子；
（2）DB₂分子为SCl₂，中心原子硫原子的价电子对数为

6+2

2

=4，所以中心原子杂化类型为sp³，SCl₂中含有两对孤对电子，所以分子空间构型为V型，故答案为：sp³，V型；
（3）C为氮元素，所以C^3-的电子排布式为1s²2s²2p⁶，在氨水中氨分与水分子之间存在氢键，可以表示为N-H…O或者为O-H…N，故答案为：1s²2s²2p⁶；N-H…O或O-H…N；
（4）在元素周期表中同周期元素随着原子序数的递增，第一电离能也递增，但第Ⅱ主族和第Ⅴ主族由于最层是充满和半充满结构，所以第一电离能比相邻的同周期元素大，所以P、S、Cl的第一电离能的大小关系为Cl＞P＞S，在元素周期表中同周期元素随着原子序数的递增，电负性也递增，元素的金属性越强电负性就越小，所以在Na、Cl、S中电负性由大到小的关系是Cl＞S＞Na，故答案为：Cl＞P＞S；Cl＞S＞Na；
（5）A₂D晶体为Na₂S晶体，该晶胞中钠离子个数=8，氧离子个数=8×

1

8

+6×

1

2

=4，晶胞的体积=

78 NA ×4

ρ

cm3=

4×78

ρNA

cm3，晶胞的边长=

3	4×78 ρNA

cm，四个氧离子和一个钠离子构成正四面体，如下图所示，钠离子位于正四面体的体心上，四个氧原子位于正四面体的顶点上，钠原子位于体心上，正四面体的棱长=

2

2

×

3	4×78 ρNA

cm，设氧离子和钠离子的距离为x，在正三角形BCD中，BE的长=

3

2

×

2

2

×

3	4×78 ρNA

cm，BO和OE的长之比为2：1，
所以BO的长=

2

3

×

3

2

×

2

2

×

3	4×78 ρNA

cm=

6

6

×

3	4×78 ρNA

cm，（AO的边长）²=（

2

2

×

3	4×78 ρNA

cm）²-（

6

6

×

3	4×78 ρNA

cm）²，x²=（

6

6

×

3	4×78 ρNA

cm）²+（AO的边长-x）²，所以x=

3

4

×

3	4×78 ρNA

cm，
故答案为：

3

4

×

3	4×78 ρNA

cm．

点评：本题主要考查了学生根据原子结构推断元素的能力并在此基础上进一步考查了元素周期律及晶胞结构的计算，解题的难点在于晶胞结构的计算，要求学生对几何知识要能灵活运用，难度较大．