Question

12．現(xiàn)有前四周期六種元素X、Y、Z、E、F、G，它們的原子序數(shù)依次增大，除G外，其它五種元素都是短周期元素．X、Y、E三種元素組成的化合物是實驗室常用燃料，也是一種家庭常見飲品的主要成分．取F的化合物做焰色反應實驗，其焰色呈黃色，G的單質(zhì)是生活中常見的一種金屬，GE是黑色固體．G₂E是紅色固體．請回答下列問題：
（1）寫出基態(tài)G原子電子排布式：1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d¹⁰4s¹或[Ar]3d¹⁰4s¹；Y、Z、E、F、G的第一電離能由小到大的順序為Na＜Cu＜C＜O＜N（用元素符號表示）．
（2）X、Y、Z形成3原子分子M，每個原子價層電子均達到穩(wěn)定結(jié)構(gòu)．M分子的結(jié)構(gòu)式為H-C≡N．1molM含π鍵數(shù)目為2×6.02×10²³或2N_A．
（3）根據(jù)價層電子對互斥理論（VESPR）推測：ZE₂^-的立體構(gòu)型為V形，YE₃^2-的中心原子雜化類型為sp²．
（4）Y、E、Z分別與X形成的簡單化合物沸點由高到底的順序為H₂O、NH₃、CH₄（用化學式表示）．
（5）G晶胞結(jié)構(gòu)如圖所示．已知立方體的棱長為apm，G 晶體密度為bg•cm^-3，則阿伏加德羅常數(shù)N_A=$\frac{256×1{0}^{30}}{{a}^{3}b}$（用含a、b的代數(shù)式表示）．

Answer 1

分析 前四周期六種元素X、Y、Z、E、F、G，它們的原子序數(shù)依次增大，除G外，其它五種元素都是短周期元素；X、Y、E三種元素組成的化合物是實驗室常用燃料，也是一種家庭常見飲品的主要成分，為乙醇，則X、Y、E分別是H、C、O元素，Z原子序數(shù)大于Y而小于E，則Z為N元素；
取F的化合物做焰色反應實驗，其焰色呈黃色，則F為Na元素；
G的單質(zhì)是生活中常見的一種金屬，GE是黑色固體，G₂E是紅色固體，則G為Cu元素；
（1）G為Cu元素，其原子核外有29個電子，根據(jù)價層電子對互斥理論書寫其基態(tài)原子核外電子排布式；
同一周期元素其第一電離能隨著原子序數(shù)增大而呈增大趨勢，但第IIA族、第VA族元素第一電離能大于其相鄰元素，元素的金屬性越強，其第一電離能越�。�
（2）X、Y、Z形成3原子分子M，每個原子價層電子均達到穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，則為HCN，H原子形成1個共價鍵、C原子形成4個共價鍵、N原子形成3個共價鍵；該分子中含有2個π鍵；
（3）NO₂^-中中心原子價層電子對個數(shù)=2+$\frac{5+1-2×2}{2}$=3且含有1個孤電子對，CO₃^2-中C原子價層電子對個數(shù)=3+$\frac{4+2-3×2}{2}$=0且不含孤電子對，根據(jù)價層電子對互斥理論判斷空間構(gòu)型和雜化方式；
（4）Y、E、Z分別與X形成的簡單化合物分別是甲烷、水、氨氣，分子晶體熔沸點與相對分子質(zhì)量成正比，且含有氫鍵的氫化物熔沸點較高；
（5）該晶胞中Cu原子個數(shù)=8×$\frac{1}{8}$+6×$\frac{1}{2}$=4，根據(jù)ρ=$\frac{\frac{M}{{N}_{A}}×4}{V}$計算阿伏伽德羅常數(shù)．

解答 解：周期六種元素X、Y、Z、E、F、G，它們的原子序數(shù)依次增大，除G外，其它五種元素都是短周期元素；X、Y、E三種元素組成的化合物是實驗室常用燃料，也是一種家庭常見飲品的主要成分，為乙醇，則X、Y、E分別是H、C、O元素，Z原子序數(shù)大于Y而小于E，則Z為N元素；
取F的化合物做焰色反應實驗，其焰色呈黃色，則F為Na元素；
G的單質(zhì)是生活中常見的一種金屬，GE是黑色固體，G₂E是紅色固體，則G為Cu元素；
（1）G為Cu元素，其原子核外有29個電子，根據(jù)價層電子對互斥理論書寫其基態(tài)原子核外電子排布式為1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d¹⁰4s¹ 或[Ar]3d¹⁰4s¹；
同一周期元素其第一電離能隨著原子序數(shù)增大而呈增大趨勢，但第IIA族、第VA族元素第一電離能大于其相鄰元素，元素的金屬性越強，其第一電離能越小，其第一電離能從小到大順序是Na＜Cu＜C＜O＜N，
故答案為：1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d¹⁰4s¹ 或[Ar]3d¹⁰4s¹；Na＜Cu＜C＜O＜N；
（2）X、Y、Z形成3原子分子M，每個原子價層電子均達到穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，則為HCN，H原子形成1個共價鍵、C原子形成4個共價鍵、N原子形成3個共價鍵，其結(jié)構(gòu)式為H-C≡N；該分子中含有2個π鍵，所以1molM含π鍵數(shù)目為 2×6.02×10²³或2N_A，故答案為：H-C≡N； 2×6.02×10²³或2N_A；
（3）NO₂^-中中心原子價層電子對個數(shù)=2+$\frac{5+1-2×2}{2}$=3且含有1個孤電子對，根據(jù)價層電子對互斥理論知，該微粒空間構(gòu)型為V形，CO₃^2-中C原子價層電子對個數(shù)=3+$\frac{4+2-3×2}{2}$=0且不含孤電子對，該微粒中C原子雜化方式為sp²，
故答案為：V形；sp²；
（4）Y、E、Z分別與X形成的簡單化合物分別是甲烷、水、氨氣，分子晶體熔沸點與相對分子質(zhì)量成正比，且含有氫鍵的氫化物熔沸點較高，甲烷中沒有氫鍵而氨氣和水中都含有氫鍵，且常溫下水為液態(tài)，所以熔沸點高低順序是H₂O、NH₃、CH₄，故答案為：H₂O、NH₃、CH₄；
（5）該晶胞中Cu原子個數(shù)=8×$\frac{1}{8}$+6×$\frac{1}{2}$=4，根據(jù)ρ=$\frac{\frac{M}{{N}_{A}}×4}{V}$知，N_A=$\frac{4M}{ρV}$=$\frac{64×4}{{a}^{3}×1{0}^{-30}×b}$mol^-1=$\frac{256×1{0}^{30}}{{a}^{3}b}$mol^-1，故答案為：$\frac{256×1{0}^{30}}{{a}^{3}b}$．

點評 本題考查物質(zhì)結(jié)構(gòu)和性質(zhì)，涉及晶胞計算、氫鍵、微�？臻g構(gòu)型判斷、原子雜化方式判斷等知識點，明確基本理論基本原理是解本題關(guān)鍵，側(cè)重考查學生對基本知識的靈活運用，難點是晶胞計算．