Question

7．X、Y、Z、M、N、Q、P為元素周期表前四周期的7種元素．其中，X原子核外的M層中只有兩對(duì)成對(duì)電子，Y原子核外的L層電子數(shù)是K層的兩倍，Z是地殼內(nèi)含量最高的元素，M的內(nèi)層電子數(shù)是最外層電子數(shù)的9倍，N的原子序數(shù)比M小1，Q在元素周期表的各元素中電負(fù)性最大．P元素的第三電子層處于全充滿狀態(tài)，第四電子層只有一個(gè)電子．請(qǐng)回答下列問(wèn)題：
（1）P元素的價(jià)電子排布式為3d¹⁰4s¹，P元素屬于ds區(qū)元素．
（2）XZ₂分子的空間構(gòu)型是V形，相同條件下XZ₂與YZ₂相比，兩者在水中溶解度較大的是SO₂（寫(xiě)分子式），理由是SO₂為極性分子，CO₂為非極性分子，H₂O為極性溶劑，極性分子易溶于極性溶劑，故SO₂的溶解度較大．
（3）含有元素N的鹽的焰色反應(yīng)為紫色，許多金屬鹽都可以發(fā)生焰色反應(yīng)，其原因是電子由較高能級(jí)躍遷到較低能級(jí)時(shí)，以光的形式釋放能量
（4）元素M與元素Q形成的晶胞結(jié)構(gòu)如圖1所示，設(shè)其晶胞邊長(zhǎng)為a pm，用N_A表示阿伏伽德羅常數(shù)，試求該晶胞的密度為$\frac{312×1{0}^{30}}{{a}^{3}{N}_{A}}$g/cm³
（5）三聚氰胺是一種含氮化合物，其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式如圖2所示． 三聚氰胺分子中氮原子軌道雜化類型是sp²、sp³，1mol三聚氰胺分子中 σ鍵的數(shù)目為15N_A．

Answer 1

分析 X、Y、Z、M、N、Q、P為元素周期表前四周期的7種元素，X原子核外的M層中只有兩對(duì)成對(duì)電子，核外電子排布應(yīng)為1s²2s²2p⁶3s²3p⁴，X為S元素；Y原子核外的L層電子數(shù)是K層的兩倍，Y有2個(gè)電子層，最外層電子數(shù)為4，故Y為C元素；Z是地殼內(nèi)含量最高的元素，為O元素；M的內(nèi)層電子數(shù)是最外層電子數(shù)的9倍，M只能處于第四周期，最外層電子數(shù)只能為2，內(nèi)層電子總數(shù)為18，核外電子總數(shù)為20，故M為Ca元素；N的原子序數(shù)比M小1，則N為K元素；Q在元素周期表的各元素中電負(fù)性最大，Q為F元素；P元素的第三電子層處于全充滿狀態(tài)，第四電子層只有一個(gè)電子，原子核外電子數(shù)=2+8+18+1=29，則P為Cu元素，據(jù)此解答．

解答 解：X、Y、Z、M、N、Q、P為元素周期表前四周期的7種元素，X原子核外的M層中只有兩對(duì)成對(duì)電子，核外電子排布應(yīng)為1s²2s²2p⁶3s²3p⁴，X為S元素；Y原子核外的L層電子數(shù)是K層的兩倍，Y有2個(gè)電子層，最外層電子數(shù)為4，故Y為C元素；Z是地殼內(nèi)含量最高的元素，為O元素；M的內(nèi)層電子數(shù)是最外層電子數(shù)的9倍，M只能處于第四周期，最外層電子數(shù)只能為2，內(nèi)層電子總數(shù)為18，核外電子總數(shù)為20，故M為Ca元素；N的原子序數(shù)比M小1，則N為K元素；Q在元素周期表的各元素中電負(fù)性最大，Q為F元素；P元素的第三電子層處于全充滿狀態(tài)，第四電子層只有一個(gè)電子，原子核外電子數(shù)=2+8+18+1=29，則P為Cu元素．
（1）P為Cu元素，價(jià)電子排布為3d¹⁰4s¹，屬于ds區(qū)元素，
故答案為：3d¹⁰4s¹；ds；
（2）SO₂分子中S原子價(jià)層電子對(duì)數(shù)=2+$\frac{6-2×2}{2}$=3，S原子含有1對(duì)孤電子對(duì)，故其立體結(jié)構(gòu)是V形，SO₂為極性分子，CO₂為非極性分子，H₂O為極性溶劑，極性分子易溶于極性溶劑，故SO₂的溶解度較大，
故答案為：V形；SO₂；SO₂為極性分子，CO₂為非極性分子，H₂O為極性溶劑，極性分子易溶于極性溶劑，故SO₂的溶解度較大；
（3）含有K元素的鹽的焰色反應(yīng)為紫色，許多金屬鹽都可以發(fā)生焰色反應(yīng)，其原因是電子由較高能級(jí)躍遷到較低能級(jí)時(shí)，以光的形式釋放能量，
故答案為：紫；電子由較高能級(jí)躍遷到較低能級(jí)時(shí)，以光的形式釋放能量；
（4）元素Ca與元素F形成晶體，晶胞中Ca原子數(shù)目=8×$\frac{1}{8}$+6×$\frac{1}{2}$=4、F原子為8個(gè)，晶胞質(zhì)量=4×$\frac{40+38}{{N}_{A}}$g，晶胞邊長(zhǎng)為a pm，則晶胞體積=（a×10^-10 cm）³=a³×10^-30 cm³，則晶胞密度=4×$\frac{40+38}{{N}_{A}}$g÷（a³×10^-30 cm³）=$\frac{312×1{0}^{30}}{{a}^{3}{N}_{A}}$g/cm³，
故答案為：$\frac{312×1{0}^{30}}{{a}^{3}{N}_{A}}$；
（5）三聚氰胺分子中處于環(huán)上的N原子成2個(gè)σ鍵，有1對(duì)孤電子對(duì)，采取sp²雜化，氨基中N原子成3個(gè)σ鍵，含有1對(duì)孤電子對(duì)，N原子采取sp³雜化，單鍵為σ鍵，雙鍵含有1個(gè)σ鍵、1個(gè)π鍵，故1個(gè)三聚氰胺分子含有15個(gè)σ鍵，則1mol三聚氰胺分子中σ鍵的數(shù)目為15N_A，
故答案為：sp²、sp³；15N_A．

點(diǎn)評(píng) 本題是對(duì)物質(zhì)結(jié)構(gòu)的考查，涉及核外電子的排布、分子結(jié)構(gòu)與性質(zhì)、雜化方式、化學(xué)鍵、晶胞計(jì)算等，（4）中注意利用均攤法計(jì)算晶胞的質(zhì)量，難度中等．