Question

【題目】短周期元素A、B、C、D,原子序數依次增大，A的基態原子的L層電子是K層電子的兩倍；B的價電子層中的未成對電子有3個；C與B同族；D的最高價含氧酸為酸性最強的無機含氧酸。請回答下列問題：

（1）C的基態原子的電子排布式為___________；D的最高價含氧酸酸性比其低兩價的含氧酸酸性強的原因是_____________________________________________。

（2）雜化軌道分為等性和不等性雜化，不等性雜化時在雜化軌道中有不參加成鍵的孤電子對的存在。A、B、C都分別能與D形成中心原子雜化方式均為___________的共價化合物X、Y、Z。其中，屬于不等性雜化的是___________ (寫化學式)。

（3）比較Y、Z的熔沸點Y______Z(填“>”、“<”或“=”)，并解釋理由_____________________。

（4）D元素能與Cu形成棕黃色固體，加水溶解并稀釋過程中，溶液顏色由綠色逐漸轉化為藍色，顯綠色離子是_________________，顯藍色離子中的配位原子________________。

（5）A和B能形成多種結構的晶體。其中一種類似石墨的結構，其結構如下圖所示(圖1為晶體結構，圖2為切片層狀結構)，其化學式為__________。實驗測得此晶體結構屬于六方晶系,晶胞結構見圖3。已知圖示原子都包含在晶胞內，晶胞參數a=0.64nm，c=0.24nm。其晶體密度為__________g/cm3(已知：2=1.414,后=1.732,結果精確到小數點后第2位。)

Answer 1

【答案】 1s22s22p63s23p3 高氯酸中非羥基氧原子為3個，氯酸中為2個或高氯酸中Cl元素為+7價，吸引羥基氧原子的能力很強，而氯酸Cl元素為+5價對羥基氧原子吸引能力較弱 sp3雜化 NCl3、PCl3 < NCl3、PCl3均為分子晶體，均無氫鍵，對分子質量PCl3大，熔沸點高 [CuCl4]2- O C3N4 3.59

【解析】A的基態原子的L層電子是K層電子的兩倍，A為C，B的價電子層中的未成對電子有3個，則B處于ⅤA族，C與B同族，B為N，C為P，D的最高價含氧酸為酸性最強的無機含氧酸，則D為Cl。綜上所述，A為C，B為N，C為P，D為Cl。

（1）C為P，其基態原子的電子排布式為；D為Cl，含氧酸中非羥基氧數目越多，中心元素化合價越高，酸性越強，高氯酸中非羥基氧原子為3個，氯酸中為2個或高氯酸中Cl元素為+7價，吸引羥基氧原子的能力很強，而氯酸中Cl元素為+5價，對羥基氧原子吸引能力較弱；正確答案：1s22s22p63s23p3 ；高氯酸中非羥基氧原子為3個，氯酸中為2個或高氯酸中Cl元素為+7價，吸引羥基氧原子的能力很強，而氯酸Cl元素為+5價對羥基氧原子吸引能力較弱。

（2）雜化軌道分為等性和不等性雜化，不等性雜化時在雜化軌道中有不參加成鍵的孤電子對的存在。C、N、P均可與Cl形成CCl4、NCl3 、PCl3，中心原子軌道雜化方式均為雜化，其中NCl3、PCl3均含有孤電子對，屬于不等性雜化；正確答案：sp3雜化；NCl3、PCl3。

（3）NCl3、PCl3均為分子晶體，均無氫鍵；結構相似的分子晶體，相對分子質量越大，熔沸點越高，因此NCl3晶體的沸點小于PCl3晶體的沸點；正確答案：< ；NCl3、PCl3均為分子晶體，均無氫鍵，對分子質量PCl3大，熔沸點高。

4）氯元素能與Cu形成棕黃色固體氯化銅，當加水稀釋時，水分子少，氯離子多，因此銅離子主要以[CuCl4]2- 存在，溶液顯綠色；當水分子多，氯離子少時，銅離子主要以水合銅離子（[Cu(H2O)4]2+）的形式存在，溶液顯藍色，顯藍色離子中的配位原子為O；正確答案：[CuCl4]2- ；O。

（5）C和N能形成多種結構的晶體，其中一種類似于金剛石的結構，硬度比金剛石大，屬于原子晶體，圖2切片層狀結構中菱形內為層內重復結構單元，含有6個C原子，8個N原子，C、N數目比為3:4，故化學式為C3N4 ；實驗測得此晶體結構屬于六方晶系，晶胞結構所示原子都包含在晶胞內，晶胞質量為，晶胞體積為，晶胞密度；正確答案：C3N4；3.59。