Question

5．X、Y、Z、W、U五種元素，均位于周期表的前四周期，它們的核電荷數(shù)依次增加，且核電荷數(shù)之和為57．Y原子的L層p軌道中有2個電子，Z的原子核外有三個未成對電子，W與Y原子的價電子數(shù)相同，U原子的K層電子數(shù)與最外層電子數(shù)比為2：1，其d軌道處于全充滿狀態(tài)．
（1）U原子的電子排布式為1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d¹⁰4s¹．
（2）Y和W電負性，較小的是Si（填元素符號）；Y和Z的第一電離能，較大的是N（填元素符號）．
（3）X與Z形成最簡單化合物Q時，Z原子采取的雜化軌道類型為sp³，Q分子空間構(gòu)型為三角錐形；請寫出U²⁺與Q形成配離子的離子反應方程式：Cu²⁺+4NH₃═Cu（NH₃）₄ ．
（4）U⁺與Z³⁺形成的晶胞結(jié)構(gòu)如圖所示，陰、陽離子間核間距為acm．與同-個Z³⁺相連的U⁺有6個，該晶體的密度為$\frac{103}{{4{a^3}{N_A}}}$或$\frac{206}{{8{a^3}{N_A}}}$g•cm^-3（N_A表示阿伏加德羅常數(shù)）．

Answer 1

分析 X、Y、Z、W、U五種元素，均位于周期表的前四周期，它們的核電荷數(shù)依次增加，且核電荷數(shù)之和為57，Y原子的L層p軌道中有2個電子，則Y為C元素；Z的原子核外有三個未成對電子，Z原子序數(shù)大于Y，W與Y原子的價電子數(shù)相同，W原子序數(shù)大于Z，所以W是Si元素、Z為N元素；U原子的K層電子數(shù)與最外層電子數(shù)之比為2：1，其d軌道處于全充滿狀態(tài)，則U為Cu元素，根據(jù)核電荷數(shù)知，X是H元素；
（1）Cu原子核電荷數(shù)為29，根據(jù)能級圖寫出其電子排布式；
（2）電負性是指得電子能力，元素的非金屬性越強，電負性越大；第一電離能是指失電子能力，同一周期的主族元素，隨核電荷數(shù)增大，第一電離能呈增大趨勢；
（3）H與N形成的最簡單化合物NH₃，中心原子N形成的共用電子對數(shù)為3，另有一個孤對電子，由此判斷雜化軌道形式和分子構(gòu)型；Cu²⁺與NH₃形成的配離子銅氨絡合離子；
（4）Cu⁺與N^3-形成的晶胞結(jié)構(gòu)如圖所示，則晶胞邊長為2acm，該晶胞中灰色球個數(shù)=8×$\frac{1}{8}$=1、黑色球個數(shù)=12×$\frac{1}{4}$=3，根據(jù)化合價知，灰色球表示氮離子、黑色球表示亞銅離子，與同一個N^3-相連的Cu⁺有6個，該晶體的密度=$\frac{m}{V}$．

解答 解：X、Y、Z、W、U五種元素，均位于周期表的前四周期，它們的核電荷數(shù)依次增加，且核電荷數(shù)之和為57，Y原子的L層p軌道中有2個電子，則Y為C元素；Z的原子核外有三個未成對電子，Z原子序數(shù)大于Y，W與Y原子的價電子數(shù)相同，W原子序數(shù)大于Z，所以W是Si元素、Z為N元素；U原子的K層電子數(shù)與最外層電子數(shù)之比為2：1，其d軌道處于全充滿狀態(tài)，則U為Cu元素，根據(jù)核電荷數(shù)知，X是H元素，
（1）Cu原子的核電荷數(shù)為29，其電子排布式為1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d¹⁰4s¹，故答案為：1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d¹⁰4s¹；
（2）C和Si為同主族元素，核電荷數(shù)越大，元素非金屬性越弱，電負性越小，則C的電負性大于Si；C和N為第二周期主族元素，隨核電荷數(shù)增大，第一電離能呈增大趨勢，且N原子核外2p軌道為半充滿結(jié)構(gòu)，相對穩(wěn)定，則N的第一電離能大于C，故答案為：Si；N；
（3）NH₃分子中N原子的價層電子對個數(shù)=3+$\frac{1}{2}$×（5-3×1）=4，且含有一個孤電子對，所以該分子是三角錐形結(jié)構(gòu)，中心原子采用sp³雜化；Cu²⁺與NH₃形成的配離子銅氨絡合離子，離子方程式為Cu²⁺+4NH₃═Cu（NH₃）₄ ，
故答案為：sp³；三角錐形；Cu²⁺+4NH₃═Cu（NH₃）₄ ；
（4）Cu⁺與N^3-形成的晶胞結(jié)構(gòu)如圖所示，則晶胞邊長為2acm，該晶胞中灰色球個數(shù)=8×$\frac{1}{8}$=1、黑色球個數(shù)=12×$\frac{1}{4}$=3，根據(jù)化合價知，灰色球表示氮離子、黑色球表示亞銅離子，與同一個N^3-相連的Cu⁺有6個，該晶體的密度=$\frac{m}{V}$=$\frac{64×3+14}{\frac{{N}_{A}}{（2a）^{3}}}$g•cm^-3=$\frac{103}{{4{a^3}{N_A}}}$g•cm^-3或  $\frac{206}{{8{a^3}{N_A}}}$g•cm^-3；
故答案為：6；$\frac{103}{{4{a^3}{N_A}}}$或$\frac{206}{{8{a^3}{N_A}}}$．

點評 本題考查物質(zhì)結(jié)構(gòu)和性質(zhì)，為高頻考點，涉及晶胞計算、分子空間構(gòu)型、元素周期律、原子核外電子排布等知識點，綜合性較強，明確基本原理及基本計算是解本題關(guān)鍵，難點是晶胞計算，題目難度中等．