Question

9．A．B，C，D，E五種元素，均位于元素周期表的前四周期．它們的核電荷數(shù)逐漸增加．且核電荷數(shù)之和為57；B原子的L層p軌道中有2個(gè)電子，C的原子核外有三個(gè)未成對(duì)電子，D與B原子的價(jià)電子數(shù)相同．E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)．請(qǐng)回答下列問題：
（1）B，D原子可分別與A原子形成只含一個(gè)中心原子的共價(jià)化合物X和Y，其中X的電子式為，Y中D原子的雜化軌道類型為sp³雜化；C與A形成的常見化合物的分子構(gòu)型為三角錐形．
（2）B和D的最高價(jià)氧化物的晶體中熔點(diǎn)較高的是（填化學(xué)式）SiO₂，其原因是因?yàn)镾iO₂是原子晶體而CO₂是分子晶體．
（3）B與C比較，電負(fù)性較大的是N （填元素符號(hào)），E²⁺的核外電子排布式為1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁹．
（4）E²⁺與C的常見氫化物形成配離子反應(yīng)的離子方程式為Cu²⁺+4NH₃=[Cu（NH₃）₄]²⁺．
（5）E單質(zhì)的晶體中原子的堆積方式如圖甲所示，其晶胞特征如圖乙所示，原子之間相互位置關(guān)系的平面圖如圖丙所示，若已知E原子半徑為d，N_A表示阿伏伽德羅常數(shù)．摩爾質(zhì)最為M，則該原子的配位數(shù)為12，該晶體的密度可表示為$\frac{M}{4\sqrt{2}zplqr81^{3}{N}_{A}}$．

Answer 1

分析 A、B、C、D、E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，B原子的L層P軌道中有2個(gè)電子，其原子核外電子排布為1s²2s²2p²，則B為碳元素；E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E原子核外電子數(shù)=2+8+18+1=29，故E為Cu元素；D與B原子的價(jià)電子數(shù)相同，結(jié)合原子序數(shù)可知D為Si，C的原子核外有三個(gè)未成對(duì)電子，原子序數(shù)小于Si，則其外圍電子排布為2s²2p³，故C為N元素；五元素核電荷數(shù)之和為57，故A的核電荷數(shù)=57-6-7-14-29=1，故A為H元素，
（1）B，D原子可分別與A原子形成只含一個(gè)中心原子的共價(jià)化合物X和Y，X為CH₄、Y為SiH₄；
（2）原子晶體的熔點(diǎn)大于分子晶體；
（3）同周期隨原子序數(shù)增大元素第一電離能呈增大趨勢(shì)，且N元素2p能級(jí)為半滿穩(wěn)定狀態(tài)；Cu的原子核外有29個(gè)電子，其陽離子含有27 個(gè)電子；
（4）Cu²⁺NH₃形成的配離子為[Cu（NH₃）₄]²⁺；
（5）由圖可知，晶胞為面心立方堆積，以頂點(diǎn)的原子分析；先求出晶胞的質(zhì)量和體積，再根據(jù)$ρ=\frac{m}{V}$計(jì)算．

解答 解：A、B、C、D、E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；B原子的L層P軌道中有2個(gè)電子，其原子核外電子排布為1s²2s²2p²，則B為碳元素；E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E原子核外電子數(shù)=2+8+18+1=29，故E為Cu元素；D與B原子的價(jià)電子數(shù)相同，結(jié)合原子序數(shù)可知D為Si，C的原子核外有三個(gè)未成對(duì)電子，原子序數(shù)小于Si，則其外圍電子排布為2s²2p³，故C為N元素，五元素核電荷數(shù)之和為57，故A的核電荷數(shù)=57-6-7-14-29=1，故A為H元素，
（1）C、Si可分別與H元素形成只含一個(gè)中心原子的共價(jià)化合物X和Y，則X為CH₄、Y為SiH₄，
CH₄分子中C原子與H原子之間形成1對(duì)共用電子對(duì)，其電子式為；SiH₄中Si原子呈4個(gè)σ鍵、不含孤電子對(duì)，故Si原子采取sp³雜化；N與H形成的常見化合物為NH₃，分子構(gòu)型為三角錐形，
故答案為：；sp³；三角錐形；
（2）B和D的最高價(jià)氧化物分別為CO₂、SiO₂，由于SiO₂是原子晶體而CO₂是分子晶體，故熔點(diǎn)較高，
故答案為：SiO₂；SiO₂是原子晶體而CO₂是分子晶體；
（3）同周期隨原子序數(shù)增大元素第一電離能呈增大趨勢(shì)，且N元素2p能級(jí)為半滿穩(wěn)定狀態(tài)，故N元素第一電離能高于碳元素；Cu²⁺的核外電子排布式為1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁹，
故答案為：N；1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁹；
（4）Cu²⁺與C的常見氫化物NH₃形成的配離子的離子反應(yīng)方程式為Cu²⁺+4NH₃═[Cu（NH₃）₄]²⁺，
故答案為：Cu²⁺+4NH₃═[Cu（NH₃）₄]²⁺；
（5）由圖可知，晶胞為面心立方堆積，以頂點(diǎn)的原子分析，位于面心的原子與之相鄰最近，1個(gè)頂點(diǎn)原子為12個(gè)面共用，故配位數(shù)為12；
Cu原子半徑為d，由圖丙可知，正方形對(duì)角線長(zhǎng)度為4d，立方體的棱長(zhǎng)為$\frac{\sqrt{2}}{2}$×4d=2$\sqrt{2}$d，晶胞體積為（2$\sqrt{2}$d ）³=16$\sqrt{2}$d³ ，晶胞中含有原子數(shù)目=8×$\frac{1}{8}$+6×$\frac{1}{2}$=4，Al相對(duì)原子質(zhì)量為M，故晶胞的質(zhì)量=$4×\frac{M}{{N}_{A}}$g，故晶體的密度=$\frac{4×\frac{M}{{N}_{A}}}{16\sqrt{2}zglyd6f^{3}}$=$\frac{M}{4\sqrt{2}trob8sh^{3}{N}_{A}}$；
故答案為：$\frac{M}{4\sqrt{2}r7w6o3q^{3}{N}_{A}}$．

點(diǎn)評(píng) 本題考查物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)，涉及元素周期律、分子結(jié)構(gòu)、雜化軌道、核外電子排布、晶體類型與性質(zhì)、晶胞結(jié)構(gòu)與計(jì)算等，注意對(duì)電離能突變的理解，晶胞計(jì)算需要學(xué)生具有一定的數(shù)學(xué)計(jì)算能力與空間想象力，難度中等．