Question

15．已知：A、B、C、D、E、F、G七種元素的核電荷數(shù)依次增大，屬于元素周期表中前四周期的元素．其中A原子在基態(tài)時p軌道半充滿且電負性是同族元素中最大的；D、E原子核外的M層中均有兩個未成對電子；G原子核外價電子數(shù)與B相同，其余各層均充滿．B、E兩元素組成化合物B₂E的晶體為離子晶體．C、F的原子均有三個能層，C原子的第一至第四電離能（KJ•mol^-1）分別為578、1 817、2 745、11 575；C與F能形成原子數(shù)目比為1：3、熔點為190℃的化合物Q．
（1）B的單質(zhì)晶體為體心立方堆積模型，其配位數(shù)為8；E元素的最高價氧化物分子的立體構(gòu)型是平面三角形．F元素原子的核外電子排布式是1s²2s²2p⁶3s²3p⁵，G的高價離子與A的簡單氫化物形成的配離子的化學(xué)式為[Cu（NH₃）₄]²⁺．
（2）試比較B、D分別與F形成的化合物的熔點高低并說明理由NaCl的熔點高于SiCl₄，因為NaCl是離子晶體，SiCl₄是分子晶體．
（3）A、G形成某種化合物的晶胞結(jié)構(gòu)如圖所示．若阿伏加德羅常數(shù)為N_A，該化合物晶體的密度為a g•cm^-3，其晶胞的邊長為$\root{3}{{\frac{206}{{a{N_A}}}}}$ cm．
（4）在1.01×10⁵ Pa、T₁℃時，氣體摩爾體積為53.4L•mol^-1，實驗測得Q的氣態(tài)密度為5.00g•L^-1，則此時Q的組成為Al₂Cl₆．

Answer 1

分析 A、B、C、D、E、F、G七種元素的核電荷數(shù)依次增大，屬于元素周期表中前四周期的元素，A原子在基態(tài)時p軌道半充滿且電負性是同族元素中最大的，則A為第VA族元素，同一主族元素中，元素的電負性隨著原子序數(shù)的增大而減小，所以A為N元素；
D、E原子核外的M層中均有兩個未成對電子，E的原子序數(shù)大于D，D、E外圍電子排布分別為3s²3p²，3s²3p⁴，所以D為Si元素、E為S元素；
B、E兩元素組成化合物B₂E的晶體為離子晶體，說明B為活潑金屬，B為+1價，B的原子序數(shù)大于A小于D，所以B為Na元素；
C、F的原子均有三個能層，為第三周期元素，C原子第三電離能劇增，則最外層電子數(shù)為3，故C為Al，C與F能形成原子數(shù)目比為1：3、熔點為190℃的化合物Q，故G為Cl；
G原子核外最外層電子數(shù)與B相同，G最外層電子數(shù)是1，其余各層均充滿，則G元素的核電荷數(shù)=2+8+18+1=29，為Cu元素．

解答 解：A、B、C、D、E、F、G七種元素的核電荷數(shù)依次增大，屬于元素周期表中前四周期的元素，A原子在基態(tài)時p軌道半充滿且電負性是同族元素中最大的，則A為第VA族元素，同一主族元素中，元素的電負性隨著原子序數(shù)的增大而減小，所以A為N元素；
D、E原子核外的M層中均有兩個未成對電子，E的原子序數(shù)大于D，D、E外圍電子排布分別為3s²3p²，3s²3p⁴，所以D為Si元素、E為S元素；
B、E兩元素組成化合物B₂E的晶體為離子晶體，說明B為活潑金屬，B為+1價，B的原子序數(shù)大于A小于D，所以B為Na元素；
C、F的原子均有三個能層，為第三周期元素，C原子第三電離能劇增，則最外層電子數(shù)為3，故C為Al，C與F能形成原子數(shù)目比為1：3、熔點為190℃的化合物Q，故G為Cl；
G原子核外最外層電子數(shù)與B相同，G最外層電子數(shù)是1，其余各層均充滿，則G元素的核電荷數(shù)=2+8+18+1=29，為Cu元素．
（1）Na的單質(zhì)晶體為體心立方堆積模型，8個頂點上各有一個原子，體心上含有一個原子，所以其配位數(shù)為8；E元素的最高價氧化物為SO₃，三氧化硫分子中價層電子對個數(shù)是3且不含孤電子對，所以三氧化硫分子的立體構(gòu)型是平面三角形；F是Cl元素，原子核外有17個電子，根據(jù)構(gòu)造原理知，F(xiàn)元素原子的核外電子排布式是1s²2s²2p⁶3s²3p⁵；G的高價離子與A的簡單氫化物形成的配離子為銅氨絡(luò)離子，銅氨絡(luò)離子的化學(xué)式為[Cu（NH₃）₄]²⁺，
故答案為：8；平面三角形；1s²2s²2p⁶3s²3p⁵；[Cu（NH₃）₄]²⁺；
（2）B和E形成的化合物是氯化鈉，D和E形成的化合物是四氯化硅，氯化鈉為離子晶體，四氯化硅為分子晶體，一般來說，離子晶體的熔點大于分子晶體，所以氯化鈉的熔點高于四氯化硅，
故答案為：NaCl的熔點高于SiCl₄，因為NaCl是離子晶體，SiCl₄是分子晶體；
（3）A為N元素，G為Cu元素，該晶胞中，Cu原子個數(shù)=12×$\frac{1}{4}$=3，N原子個數(shù)=8×$\frac{1}{8}$=1，該晶胞的化學(xué)式為Cu₃N，該晶胞的邊長=$\root{3}{{\frac{m}{ρ}}}$=$\root{3}{{\frac{{\frac{206}{N_A}}}{a}}}$cm=$\root{3}{{\frac{206}{{a{N_A}}}}}$cm，
故答案為：$\root{3}{{\frac{206}{{a{N_A}}}}}$；
（4）Q的摩爾質(zhì)量=ρV_m=5.00g/L×53.4L/mol=267g/mol，AlCl₃的摩爾質(zhì)量為133.5g/mol，Q的摩爾質(zhì)量是氯化鋁的2倍，所以Q分子中含有2個鋁原子和6個氯原子，其化學(xué)式為Al₂Cl₆，
故答案為：Al₂Cl₆．

點評 本題考查了物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)，涉及核外電子排布、元素周期律、空間構(gòu)型判斷、晶體類型與性質(zhì)、晶胞的計算等，正確推斷元素是解本題關(guān)鍵，掌握均攤法進行晶胞的有關(guān)計算．