Question

15．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)之比為2：1，其d軌道處于全充滿狀態(tài)．
（1）U²⁺的外圍電子排布式為3d⁹．
（2）X、Y、Z 可以形成化學(xué)式為XYZ的分子．該分子中各原子均達(dá)到稀有氣體穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，則該分子中Y采取的雜化軌道類型為sp
（3）比較Y和W的第一電離能，較大的是C（填元素符號），
（4）X與Z形成的最簡單化合物Q的分子構(gòu)型為三角錐形；U²⁺與Q形成的配離子的離子反應(yīng)方程式為Cu²⁺+4NH₃═Cu（NH₃）₄ ．
（5）U⁺與Z^3-形成的晶胞結(jié)構(gòu)如圖所示，陰、陽離子間的核間距為acm．與同一個Z^3-相連的U⁺有6個，該晶體的密度為$\frac{103}{4a3NA}$或$\frac{206}{8a3NA}$ g•cm^-3．（設(shè)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）U²⁺為Cu²⁺，其3d能級上9個電子為其外圍電子，據(jù)此書寫其外圍電子排布式；
（2）H、C、N 可以形成化學(xué)式為HCN的分子．該分子中各原子均達(dá)到稀有氣體穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，則該分子中C原子價層電子對個數(shù)是2且不含孤電子對，根據(jù)價層電子對互斥理論判斷C原子采取的雜化方式；
（3）Y是C、W是Si元素，二者處于同一主族，同一主族元素第一電離能隨著原子序數(shù)增大而減�。�
（4）H與N形成的最簡單化合物NH₃的分子構(gòu)型為三角錐形；Cu²⁺與NH₃形成的配離子銅氨絡(luò)合離子；
（5）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）U²⁺為Cu²⁺，其3d能級上9個電子為其外圍電子，據(jù)此書寫其外圍電子排布式為3d⁹，故答案為：3d⁹；
（2）H、C、N 可以形成化學(xué)式為HCN的分子．該分子中各原子均達(dá)到稀有氣體穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，則該分子中C原子價層電子對個數(shù)是2且不含孤電子對，根據(jù)價層電子對互斥理論判斷C原子采取的雜化方式為sp，故答案為：sp；
（3）Y是C、W是Si元素，二者處于同一主族，同一主族元素第一電離能隨著原子序數(shù)增大而減小，所以第一電離能較大的是C，故答案為：C；
（4）H與N形成的最簡單化合物NH₃的分子構(gòu)型為三角錐形；Cu²⁺與NH₃形成的配離子銅氨絡(luò)合離子，離子方程式為Cu²⁺+4NH₃═Cu（NH₃）₄ ，故答案為：三角錐形；Cu²⁺+4NH₃═Cu（NH₃）₄ ；
（5）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=$\frac{m}{V}$=$\frac{\frac{64×3+14}{{N}_{A}}}{（2a）^{3}}$ g•cm^-3=$\frac{103}{4a3NA}$  g•cm^-3或 $\frac{206}{8a3NA}$ g•cm^-3；
故答案為：6； $\frac{103}{4a3NA}$ 或 $\frac{206}{8a3NA}$．

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(qiáng)，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．