Question

已知A、B、C、D均是元素周期表中前36号中的元素，其原于序数依次递增，其他相关结构或性质信息如下表。

元素	结构或性质信息
A	原子核外有一个未成对电子，其氢化物与水分子间能形成氢键
B	原子核外M层电子数是N层电子数的4倍
C	是使用最为广泛的合金的主要成分
D	原子各内层电子均已饱和，最外层电子数为1

 
请根据信息回答有关问题：
（1）C元素在周期表中的位置为____     ，D元素原子的外围电子排布式为          
（2）用氢键表示式写出A的氢化物水溶液中存在的所有氢键____              。
（3）A与氧可形成原子个数比为2:1的三原子分子，其中氧的化合价为____      ，氧原子杂化类型与下列分子的中心原子杂化类型相同的是____             
a:CO₂     b:SO₂    c:NH₃      d;CH₄
（4）A、B可形成离子化合物，其晶胞结构如下图甲所示，则晶胞中B离子的个数为____   ，与B离子最近且等距的A离子的个数为                 。
（5）1183 K以下C晶体的晶胞如图乙中图1，而1183 K以上则转变为图2，在两种晶胞中最邻近的C原子间距离相同，则图1、图2所示两种晶中原子的空间利用率之比为___  _（可用根号表示）。

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分或其他正确表示）
（3）+2（1分）cd（2分）
（4）4（1分）  8（1分）
（5）或0.92：1或68%：74%等合理答案均给分（3分）

试题分析：原子核外有一个未成对电子，其氢化物与水分子间能形成氢键，因此A是F元素；原子核外M层电子数是N层电子数的4倍，这说明M是20号元素Ca；C是使用最为广泛的合金的主要成分，因此C是铁元素；原子各内层电子均已饱和，最外层电子数为1，则D是29号元素Cu。
（1）铁元素在周期表中的位置为第四周期Ⅷ族；铜元素原子的外围电子排布式为3d¹⁰4s¹。
（2）F和O都是活泼的非金属，能形成氢键，所以A的氢化物水溶液中存在的所有氢键为F—H…F、F—H…O、O—H…F、O—H…O。
（3）F的非金属性强于氧元素，在化合物中F只有－1价，所以如果A与氧可形成原子个数比为2:1的三原子分子，则其中氧的化合价为＋2价。在该分子中氧元素含有的孤对电子对数＝（6－2×1）÷2＝2，因此 该分子是V形结构，氧元素是sp³杂化。CO₂、SO₂、NH₃、CH₄分子中中心原子的杂化轨道类型分别是sp、sp²、sp³、sp³，所以答案选cd。
（4）A、B形成离子化合物是CaF₂，则根据晶胞结构可知，晶胞中B离子的个数为＝8×＋6×＝4个；与B离子最近且等距的A离子的个数为8个。
（5）设铁原子半径是r，立方体边长图1是a，图2是b，则根据图1可知a²＋2a²＝(4r)²，解得a＝，所以图1中铁原子的空间利用率是。根据图2可知b²＋b²＝(4r)²，解得b＝，所以图2中铁原子的空间利用率是，所以铁原子的空间利用率之比为:＝。