Question

4．已知 X、Y、Z、Q、R、E六種前四周期元素中，原子序數(shù)X＜Y＜Z＜Q＜R＜E，其結(jié)構(gòu)或性質(zhì)信息如表．

元素	結(jié)構(gòu)或性質(zhì)信息
X	原子的L層上s電子數(shù)等于p電子數(shù)
Y	原子核外的L層有3個未成對電子
Z	地殼中含量最多的元素
Q	單質(zhì)常溫常壓下是氣體，原子的M層上有1個未成對的p電子
R	核電荷數(shù)是Y與Q的核電荷數(shù)之和
E	N能層上只有一個電子，K、L、M層均排滿電子

請根據(jù)信息回答有關(guān)問題：
（1）寫出元素Y的原子核外價電子排布圖：．X的一種氫化物相對分子質(zhì)量為26，其分子中的σ鍵與π鍵的鍵數(shù)之比為3：2．
（2）X、Y、Z三種元素的第一電離能由高到低的排列為（寫元素符號）N＞O＞C．
（3）X、Z元素分別與氫元素形成的最簡單化合物中，沸點較高的為（寫化學式）H₂O，原因是水分子間可以形成氫鍵，使沸點升高．
（4）XZ與Y₂屬于等電子體，寫出化合物XZ的結(jié)構(gòu)式：C≡O(shè)．
（5）R的一種配合物的化學式為RCl₃•6H₂O．已知0.01mol RCl₃•6H₂O在水溶液中用過量硝酸銀溶液處理，產(chǎn)生0.02mol AgCl沉淀．此配合物最可能是B．
A．[R（H₂O）₆]Cl₃B．[R（H₂O）₅Cl]Cl₂•H₂O
C．[R（H₂O）₄Cl₂]Cl•2H₂OD．[R（H₂O）₃Cl₃]•3H₂O
（6）向含少量ESO₄的水溶液中逐滴滴入氨水，生成藍色沉淀，反應的離子方程式為：Cu²⁺+2NH₃•H₂O=Cu（OH）₂↓+2NH₄⁺，繼續(xù)滴加氨水至過量，沉淀溶解，
得到天藍色溶液，寫反應的離子方程式為：Cu（OH）₂+4NH₃=[Cu（NH₃）₄]²⁺+2OH^-．
（7）元素E的單質(zhì)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．
若已知該元素的原子半徑為d cm，相對原子質(zhì)量為M，N_A代表阿伏加德羅常數(shù)，則該晶體的密度為$\frac{M}{4\sqrt{2}mg40ha4^{3}{N}_{A}}$g•cm^-3（用字母表示）．

Answer 1

分析 已知 X、Y、Z、Q、R、E六種前四周期元素中，原子序數(shù)X＜Y＜Z＜Q＜R＜E，X原子的L層上s電子數(shù)等于p電子數(shù)，則L層含有4個電子，為C元素；Z是地殼中含量最多的元素，則Z為O元素；Y原子核外的L層有3個未成對電子，其原子序數(shù)小于O大于C，則Z為N元素；Q的單質(zhì)常溫常壓下是氣體，原子的M層上有1個未成對的p電子，則M為Cl元素；R的核電荷數(shù)是Y與Q的核電荷數(shù)之和，則R的核電荷數(shù)=7+17=24，為Cr元素；E的N能層上只有一個電子，K、L、M層均排滿電子，其核外電子數(shù)為2+8+18+1=29，為Cu元素，據(jù)此結(jié)合元素周期律知識解答（1）～（6）；
（7）可以均攤法計算晶胞中Cu原子數(shù)目，結(jié)合K的摩爾質(zhì)量計算晶胞質(zhì)量，Cu的原子半徑為d pm，則晶胞棱長為4d cm×$\frac{\sqrt{2}}{2}$=2$\sqrt{2}$d cm，再根據(jù)ρ=$\frac{m}{V}$計算晶胞密度．

解答 解：已知 X、Y、Z、Q、R、E六種前四周期元素中，原子序數(shù)X＜Y＜Z＜Q＜R＜E，X原子的L層上s電子數(shù)等于p電子數(shù)，則L層含有4個電子，為C元素；Z是地殼中含量最多的元素，則Z為O元素；Y原子核外的L層有3個未成對電子，其原子序數(shù)小于O大于C，則Z為N元素；Q的單質(zhì)常溫常壓下是氣體，原子的M層上有1個未成對的p電子，則M為Cl元素；R的核電荷數(shù)是Y與Q的核電荷數(shù)之和，則R的核電荷數(shù)=7+17=24，為Cr元素；E的N能層上只有一個電子，K、L、M層均排滿電子，其核外電子數(shù)為2+8+18+1=29，為Cu元素，
（1）Y為N元素，其原子序數(shù)為7，最外層5個電子，為2s²2p³，為2s和2p電子，且2p軌道中應為3個單電子，價電子軌道排布式為：；
X為C元素，C的一種氫化物相對分子質(zhì)量為26，該化合物為乙炔，乙炔分子中含有3個σ鍵、2個π鍵，其分子中的σ鍵與π鍵的鍵數(shù)之比為3：2，
故答案為：； 3：2；
 （2）同周期隨原子序數(shù)增大，元素第一電離能呈增大強酸，但氮元素原子2p能級容納3個電子，為半滿穩(wěn)定狀態(tài)，能量較低，第一電離能高于同周期相鄰元素，故第一電離能：N＞O＞C，
故答案為：N＞O＞C；
（3）X、Z元素分別與氫元素形成的最簡單化合物分別為CH₄、H₂O，由于水分子間可以形成氫鍵，使沸點升高，導致水的沸點較高，
故答案為：H₂O； 水分子間可以形成氫鍵，使沸點升高；
（4）根據(jù)等電子體原理，可知化合物CO與N₂互為等電子體，氮氣分子的結(jié)構(gòu)式為N≡N，則CO的結(jié)構(gòu)式是C≡O(shè)，
故答案為：C≡O(shè)； 
（5）RCl₃•6H₂O為CrCl₃•6H₂O，根據(jù)題意知，氯化鉻（CrCl₃•6H₂O）和氯化銀的物質(zhì)的量之比是1：2，根據(jù)氯離子守恒知，則CrCl₃•6H₂O化學式中含有2個氯離子為外界離子，剩余的1個氯離子是配原子，所以氯化鉻（CrCl₃•6H₂O）的化學式可能為[Cr（H₂O）₅Cl]Cl₂•H₂O，
故答案為：B；
（6）ESO₄為CuSO₄，向含少量CuSO₄的水溶液中逐滴滴入氨水，生成氫氧化銅藍色沉淀，反應的離子方程式為：Cu²⁺+2NH₃•H₂O=Cu（OH）₂↓+2NH₄⁺；
繼續(xù)滴加氨水至過量，沉淀溶解生成=[Cu（NH₃）₄]²⁺，得到天藍色溶液，反應的離子方程式為：Cu（OH）₂+4NH₃=[Cu（NH₃）₄]²⁺+2OH^-，
故答案為：Cu²⁺+2NH₃•H₂O=Cu（OH）₂↓+2NH₄⁺； Cu（OH）₂+4NH₃=[Cu（NH₃）₄]²⁺+2OH^-；
（7）E為Cu，根據(jù)圖乙可知，晶胞中Cu原子數(shù)目為：8×$\frac{1}{8}$+6×$\frac{1}{2}$=4，晶胞質(zhì)量為：4×$\frac{M}{{N}_{A}}$g，Cu的原子半徑為d cm，則晶胞棱長為：4d cm×$\frac{\sqrt{2}}{2}$=2$\sqrt{2}$d cm，故Cu晶胞的密度ρ=$\frac{m}{V}$=$\frac{\frac{4M}{{N}_{A}}g}{（2\sqrt{2}d\\;cm）^{3}}$=$\frac{M}{4\sqrt{2}arkuhtp^{3}{N}_{A}}$g．cm^-3，
故答案為：$\frac{M}{4\sqrt{2}mo354rn^{3}{N}_{A}}$．

點評 本題考查較為綜合，涉及晶胞計算、配合物、原子結(jié)構(gòu)與元素周期律應用等知識，題目難度較大，推斷元素為解答關(guān)鍵，注意掌握均攤法在晶胞計算中的應用，試題培養(yǎng)了學生的分析、理解能力及邏輯推理能力．