Question

已知A、B、C、D均是元素周期表中前36號中的元素，其原于序數依次遞增，其他相關結構或性質信息如下表。

元素	結構或性質信息
A	原子核外有一個未成對電子，其氫化物與水分子間能形成氫鍵
B	原子核外M層電子數是N層電子數的4倍
C	是使用最為廣泛的合金的主要成分
D	原子各內層電子均已飽和，最外層電子數為1

 
請根據信息回答有關問題：
（1）C元素在周期表中的位置為____     ，D元素原子的外圍電子排布式為          
（2）用氫鍵表示式寫出A的氫化物水溶液中存在的所有氫鍵____              。
（3）A與氧可形成原子個數比為2:1的三原子分子，其中氧的化合價為____      ，氧原子雜化類型與下列分子的中心原子雜化類型相同的是____             
a:CO₂     b:SO₂    c:NH₃      d;CH₄
（4）A、B可形成離子化合物，其晶胞結構如下圖甲所示，則晶胞中B離子的個數為____   ，與B離子最近且等距的A離子的個數為                 。
（5）1183 K以下C晶體的晶胞如圖乙中圖1，而1183 K以上則轉變為圖2，在兩種晶胞中最鄰近的C原子間距離相同，則圖1、圖2所示兩種晶中原子的空間利用率之比為___  _（可用根號表示）。

Answer 1

（1）第四周期Ⅷ族（1分）  3d¹⁰4s¹（2分）
（2）F—H…F、F—H…O、O—H…F、O—H…O（4分或其他正確表示）
（3）+2（1分）cd（2分）
（4）4（1分）  8（1分）
（5）或0.92：1或68%：74%等合理答案均給分（3分）

試題分析：原子核外有一個未成對電子，其氫化物與水分子間能形成氫鍵，因此A是F元素；原子核外M層電子數是N層電子數的4倍，這說明M是20號元素Ca；C是使用最為廣泛的合金的主要成分，因此C是鐵元素；原子各內層電子均已飽和，最外層電子數為1，則D是29號元素Cu。
（1）鐵元素在周期表中的位置為第四周期Ⅷ族；銅元素原子的外圍電子排布式為3d¹⁰4s¹。
（2）F和O都是活潑的非金屬，能形成氫鍵，所以A的氫化物水溶液中存在的所有氫鍵為F—H…F、F—H…O、O—H…F、O—H…O。
（3）F的非金屬性強于氧元素，在化合物中F只有－1價，所以如果A與氧可形成原子個數比為2:1的三原子分子，則其中氧的化合價為＋2價。在該分子中氧元素含有的孤對電子對數＝（6－2×1）÷2＝2，因此 該分子是V形結構，氧元素是sp³雜化。CO₂、SO₂、NH₃、CH₄分子中中心原子的雜化軌道類型分別是sp、sp²、sp³、sp³，所以答案選cd。
（4）A、B形成離子化合物是CaF₂，則根據晶胞結構可知，晶胞中B離子的個數為＝8×＋6×＝4個；與B離子最近且等距的A離子的個數為8個。
（5）設鐵原子半徑是r，立方體邊長圖1是a，圖2是b，則根據圖1可知a²＋2a²＝(4r)²，解得a＝，所以圖1中鐵原子的空間利用率是。根據圖2可知b²＋b²＝(4r)²，解得b＝，所以圖2中鐵原子的空間利用率是，所以鐵原子的空間利用率之比為:＝。