Question

8．已知原子序數(shù)依次增大的X、Y、Z、D、E、F六種前四周期元素．X是宇宙中最豐富的元素；Y和Z基態(tài)原子的未成對(duì)電子數(shù)均等于周期序數(shù)；D的氧化物是典型的兩性氧化物；E是所在周期中電負(fù)性最大的元素；F的單質(zhì)是一種紫紅色金屬，在潮濕空氣中該金屬表面會(huì)慢慢生成一種綠色固體．請(qǐng)回答下列問(wèn)題（用元素符號(hào)或化學(xué)式表示）：
（1）X元素位于周期表的s區(qū)．
（2）基態(tài)D原子的價(jià)電子軌道表示式是，其第一電離能反常地低于同周期前一種元素，原因是Mg原子的3s²全充滿，反而比Al原子3p¹穩(wěn)定．
（3）YZ₂分子的電子式是，該分子的空間構(gòu)型是直線型．
（4）甲是由X、Y、Z三種原子構(gòu)成的含有16個(gè)電子的分子，甲中Y原子的雜化類型是sp²，它能溶于水的原因是HCHO和H₂O分子間形成氫鍵，且都是極性分子，相似相溶．
（5）金屬F與XE的熱濃溶液反應(yīng)產(chǎn)物之一是X₃[FE₄]，該反應(yīng)的化學(xué)方程式是2Cu+8 HCl（濃）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$H₂↑+2H₃[CuC1₄]．
（6）F與Z形成的一種晶胞結(jié)構(gòu)如圖，其中F原子均勻地分散在立方體內(nèi)部，原子a、b、d的坐標(biāo)參數(shù)依次為（0，0，0）、（$\frac{1}{2}$，$\frac{1}{2}$，$\frac{1}{2}$）、（3m，3m，3m），則m=$\frac{1}{4}$．已知該晶體的密度為ρg/cm³，N_A是阿伏伽德羅常數(shù)值，則原子b和d之間的核間距是$\frac{\sqrt{3}}{4}$$\root{3}{\frac{144}{ρ{N}_{A}}}$×10⁷nm（列出計(jì)算式即可）．

Answer 1

分析 X是宇宙中最豐富的元素，則元素X為H；Y和Z基態(tài)原子的未成對(duì)電子數(shù)均等于周期序數(shù)，則元素Y為C，則元素Z為O；D的氧化物是典型的兩性氧化物，則元素D為Al；E是所在周期中電負(fù)性最大的元素，則元素E為Cl；F的單質(zhì)是一種紫紅色金屬，在潮濕空氣中該金屬表面會(huì)慢慢生成一種綠色固體，則元素F為Cu，據(jù)此進(jìn)行分析．
（6）b與周圍4個(gè)d原子形成正四面體結(jié)構(gòu)，b，d與頂點(diǎn)的連線處于晶胞體對(duì)角線上，a（0，0，0），b（$\frac{1}{2}$，$\frac{1}{2}$，$\frac{1}{2}$），則d（$\frac{3}{4}$，$\frac{3}{4}$，$\frac{3}{4}$），故m=$\frac{1}{4}$；該晶胞中Cu離子個(gè)數(shù)=4，O離子個(gè)數(shù)=$\frac{1}{8}$×8+1=2，銅離子和氧離子個(gè)數(shù)比=4：2=2：1，所以其化學(xué)式為Cu₂O，該離子化合物的摩爾質(zhì)量為M g/mol，晶體的密度為ρg/cm³，阿伏伽德羅常數(shù)為N_A，則晶胞邊長(zhǎng)a=$\root{3}{\frac{\frac{M}{{N}_{A}}}{ρ}}$，晶胞中Cu與O的距離為$\frac{\sqrt{3}}{4}$a=$\frac{\sqrt{3}}{4}$$\root{3}{\frac{\frac{M}{{N}_{A}}}{ρ}}$，以此來(lái)解答．

解答 解：X是宇宙中最豐富的元素，則元素X為H；Y和Z基態(tài)原子的未成對(duì)電子數(shù)均等于周期序數(shù)，則元素Y為C，則元素Z為O；D的氧化物是典型的兩性氧化物，則元素D為Al；E是所在周期中電負(fù)性最大的元素，則元素E為Cl；F的單質(zhì)是一種紫紅色金屬，在潮濕空氣中該金屬表面會(huì)慢慢生成一種綠色固體，則元素F為Cu，
（1）氫元素位于周期表的s區(qū)，
故答案為：s；
（2）基態(tài)Al原子的電子排布式為Is²2s²2p⁶3S²3p¹，所以價(jià)電子的軌道表示式為；其第一電離能反常地低于同周期前一種元素，原因是Mg原子的3s²全充滿，反而比Al原子3p¹穩(wěn)定，
故答案為：；Mg原子的3s²全充滿，反而比Al原子3p¹穩(wěn)定；
（3）CO₂是共價(jià)化合物，其結(jié)構(gòu)式為O=C=O，碳原子和氧原子之間有2對(duì)電子，其電子式為；該分子的空間構(gòu)型是直線型，
故答案為：；直線型；
（4）甲是由X、Y、Z三種原子構(gòu)成的含有16個(gè)電子的分子，故甲為CH₂O，價(jià)層電子對(duì)數(shù)為2+1=3，不含孤電子對(duì)，雜化軌道數(shù)為3，故C原子采取sp²雜化；它能溶于水的原因是HCHO和H₂O分子間形成氫鍵，且都是極性分子，相似相溶，
故答案為：sp²；HCHO和H₂O分子間形成氫鍵，且都是極性分子，相似相溶；
（5）金屬Cu與HCl的熱濃溶液反應(yīng)生成H₃[CuC1₄]和H₂，故化學(xué)方程式為2Cu+8 HCl（濃）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$H₂↑+2H₃[CuC1₄]，
故答案為：2Cu+8 HCl（濃）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$H₂↑+2H₃[CuC1₄]；
（6）b與周圍4個(gè)d原子形成正四面體結(jié)構(gòu)，b，d與頂點(diǎn)的連線處于晶胞體對(duì)角線上，a（0，0，0），b（$\frac{1}{2}$，$\frac{1}{2}$，$\frac{1}{2}$），則d（$\frac{3}{4}$，$\frac{3}{4}$，$\frac{3}{4}$），故m=$\frac{1}{4}$；該晶胞中Cu離子個(gè)數(shù)=4，O離子個(gè)數(shù)=$\frac{1}{8}$×8+1=2，銅離子和氧離子個(gè)數(shù)比=4：2=2：1，所以其化學(xué)式為Cu₂O，該離子化合物的摩爾質(zhì)量為M g/mol，晶體的密度為ρg/cm³，阿伏伽德羅常數(shù)為N_A，則晶胞邊長(zhǎng)a=$\root{3}{\frac{\frac{M}{{N}_{A}}}{ρ}}$，晶胞中Cu與O的距離為$\frac{\sqrt{3}}{4}$a=$\frac{\sqrt{3}}{4}$$\root{3}{\frac{\frac{M}{{N}_{A}}}{ρ}}$=$\frac{\sqrt{3}}{4}$$\root{3}{\frac{144}{ρ{N}_{A}}}$×10⁷nm，
故答案為：$\frac{1}{4}$；$\frac{\sqrt{3}}{4}$$\root{3}{\frac{144}{ρ{N}_{A}}}$×10⁷．

點(diǎn)評(píng) 本題以元素的推斷為載體考查了電子軌道表示式、雜化類型、空間構(gòu)型、晶胞的有關(guān)計(jì)算等知識(shí)點(diǎn)，難點(diǎn)是晶胞的計(jì)算，先確定晶胞的質(zhì)量，再根據(jù)質(zhì)量、體積和密度的關(guān)系來(lái)計(jì)算即可，難度較大．