Question

17．X、Y、Z、Q、R、T分別代表原子序數(shù)依次增大的短周期元素．X、Y、Z同周期且相鄰，都是蛋白質(zhì)的組成元素；X、T同族，Q與R原子的最外層電子數(shù)之和與T原子的最外層電子數(shù)相等．U是d區(qū)元素，U²⁺的核外最高能級(jí)有2對(duì)成對(duì)電子，M為第四周期ds區(qū)元素，且有未成對(duì)電子．請(qǐng)回答下列問(wèn)題：
（1）Q原子的核外電子排布式為1s²2s²2p⁶3s¹．
（2）XZ₂的分子中σ鍵與π鍵數(shù)目之比為1：1，YZ₂^-離子的VSEPR模型名稱(chēng)是平面三角形．
（3）Q、R、T的單質(zhì)形成的晶體中，熔點(diǎn)由高到低的順序是Si＞Al＞Na（填化學(xué)式），既能與強(qiáng)酸反應(yīng)，又能與強(qiáng)堿反應(yīng)的物質(zhì)晶體類(lèi)型是金屬晶體．
（4）通常情況下，U²⁺的溶液很穩(wěn)定，它與YH₃形成的配位數(shù)為6的配離子卻不穩(wěn)定，在空氣中易被氧化為[U（YH₃）₆]³⁺，該反應(yīng)的離子方程式是4[Co（NH₃）₆]²⁺+O₂+2H₂O═4[Co（NH₃）₆]³⁺+4OH^-．
（5）已知高溫下MZ→M₂Z+Z₂，從M原子價(jià)層電子結(jié)構(gòu)變化角度來(lái)看，能生成M₂Z的原因是CuO中銅的價(jià)電子排布式為3d⁹，Cu₂O中Cu的價(jià)電子排布式為3d¹⁰，后者處于全滿(mǎn)穩(wěn)定狀態(tài)，前者不是，故高溫時(shí)能生成Cu₂O；．
（6）應(yīng)用劃痕法將棱錐形金剛鉆針刻劃所試礦物的表面而發(fā)生劃痕，表示礦物硬度的一種標(biāo)準(zhǔn)稱(chēng)為莫氏硬度，用測(cè)得的劃痕的深度分十級(jí)來(lái)表示硬度，金剛石硬度為10，XT的硬度為9.5，其晶胞結(jié)構(gòu)與金剛石相似；其體心為T(mén)，其它為X，則在晶體中，每個(gè)X原子周?chē)�最近的X原子數(shù)目為12個(gè)；若晶胞的邊長(zhǎng)為apm，則XT的密度表達(dá)式為$\frac{4×40}{（a×1{0}^{-10}）^{3}×{N}_{A}}$g/cm³．

Answer 1

分析 X、Y、Z、Q、R、T分別代表原子序數(shù)依次增大的短周期元素．X、Y、Z同周期且相鄰，都是蛋白質(zhì)的組成元素，則X為C、Y為N、Z為O；X、T同族，則T為Si；Q與R原子的最外層電子數(shù)之和與T原子的最外層電子數(shù)相等，則Q、R原子最外層電子數(shù)之和為4，二者原子序數(shù)大于氧、小于Si，可推知Q為Na、R為Al；U是d區(qū)元素，U²⁺的核外最高能級(jí)有2對(duì)成對(duì)電子，原子外圍電子排布為3d⁷4s²，故U為Co；M為第四周期ds區(qū)元素，且有未成對(duì)電子．則M為Cu．
（1）Q為Na，原子核外電子數(shù)為11，根據(jù)能量最低原理書(shū)寫(xiě)核外電子排布式；
（2）CO₂分子結(jié)構(gòu)式為O=C=O，雙鍵中含有1個(gè)σ鍵、1個(gè)π鍵；NO₂^-離子中N原子價(jià)層電子對(duì)數(shù)為2+$\frac{5+1-2×2}{2}$=3；
（3）Si單質(zhì)為原子晶體，Al、Na單質(zhì)為金屬晶體，Si單質(zhì)熔點(diǎn)最高，對(duì)于金屬晶體，離子電荷越大、離子半徑越小，金屬鍵更強(qiáng)，熔點(diǎn)更高；既能與強(qiáng)酸反應(yīng)，又能與強(qiáng)堿反應(yīng)的是Al；
（4）通常情況下，Co²⁺的溶液很穩(wěn)定，它與NH₃形成的配位數(shù)為6的配離子卻不穩(wěn)定，在空氣中易被氧化為[Co（NH₃）₆]³⁺，結(jié)合電荷守恒、原子守恒配平
（5）Cu₂O中Cu的價(jià)電子排布式為3d¹⁰，處于全滿(mǎn)穩(wěn)定狀態(tài)；
（6）表示礦物硬度的一種標(biāo)準(zhǔn)稱(chēng)為莫氏硬度；金剛石硬度為10，CSi的硬度為9.5，其晶胞結(jié)構(gòu)與金剛石相似，屬于原子晶體，其體心為Si，其它為碳，以頂點(diǎn)碳原子研究，與之最近的碳原子處于面心，每個(gè)頂點(diǎn)為8個(gè)晶胞共用，每個(gè)面心為2個(gè)晶胞共用；
結(jié)合晶胞中含有原子數(shù)目表示出晶胞質(zhì)量，再根據(jù)ρ=$\frac{m}{V}$計(jì)算晶體密度．

解答 解：X、Y、Z、Q、R、T分別代表原子序數(shù)依次增大的短周期元素．X、Y、Z同周期且相鄰，都是蛋白質(zhì)的組成元素，則X為C、Y為N、Z為O；X、T同族，則T為Si；Q與R原子的最外層電子數(shù)之和與T原子的最外層電子數(shù)相等，則Q、R原子最外層電子數(shù)之和為4，二者原子序數(shù)大于氧、小于Si，可推知Q為Na、R為Al；U是d區(qū)元素，U²⁺的核外最高能級(jí)有2對(duì)成對(duì)電子，原子外圍電子排布為3d⁷4s²，故U為Co；M為第四周期ds區(qū)元素，且有未成對(duì)電子．則M為Cu．
（1）Q為Na，原子的核外電子排布式為1s²2s²2p⁶3s¹，故答案為：1s²2s²2p⁶3s¹；
（2）CO₂分子結(jié)構(gòu)式為O=C=O，雙鍵中含有1個(gè)σ鍵、1個(gè)π鍵，故分子中σ鍵與π鍵數(shù)目之比為1：1，NO₂^-離子中N原子價(jià)層電子對(duì)數(shù)為2+$\frac{5+1-2×2}{2}$=3，VSEPR模型為平面三角形，
故答案為：1：1；平面三角形；
（3）Si單質(zhì)為原子晶體，Al、Na單質(zhì)為金屬晶體，Si單質(zhì)熔點(diǎn)最高，由于鋁離子半徑小于鈉離子半徑，鋁離子所帶電荷更多，故金屬鋁中金屬鍵更強(qiáng)，則Al的熔點(diǎn)高于鈉的，故熔點(diǎn)由高到低的順序是：Si＞Al＞Na，既能與強(qiáng)酸反應(yīng)，又能與強(qiáng)堿反應(yīng)的是Al，屬于金屬晶體，
故答案為：Si＞Al＞Na；金屬晶體；
（4）通常情況下，Co²⁺的溶液很穩(wěn)定，它與NH₃形成的配位數(shù)為6的配離子卻不穩(wěn)定，在空氣中易被氧化為[Co（NH₃）₆]³⁺，該反應(yīng)的離子方程式是：4[Co（NH₃）₆]²⁺+O₂+2H₂O═4[Co（NH₃）₆]³⁺+4OH^-，
故答案為：4[Co（NH₃）₆]²⁺+O₂+2H₂O═4[Co（NH₃）₆]³⁺+4OH^-；
（5）CuO中銅的價(jià)電子排布式為3d⁹，Cu₂O中Cu的價(jià)電子排布式為3d¹⁰，后者處于全滿(mǎn)穩(wěn)定狀態(tài)，前者不是，故高溫時(shí)能生成Cu₂O，
故答案為：CuO中銅的價(jià)電子排布式為3d⁹，Cu₂O中Cu的價(jià)電子排布式為3d¹⁰，后者處于全滿(mǎn)穩(wěn)定狀態(tài)，前者不是，故高溫時(shí)能生成Cu₂O；
（6）應(yīng)用劃痕法將棱錐形金剛鉆針刻劃所試礦物的表面而發(fā)生劃痕，表示礦物硬度的一種標(biāo)準(zhǔn)稱(chēng)為莫氏硬度，金剛石硬度為10，CSi的硬度為9.5，其晶胞結(jié)構(gòu)與金剛石相似，屬于原子晶體；其體心為Si，其它為碳，以頂點(diǎn)碳原子研究，與之最近的碳原子處于面心，每個(gè)頂點(diǎn)為8個(gè)晶胞共用．每個(gè)面心為2個(gè)晶胞共用，故在晶體中每個(gè)X原子周?chē)�最近的X原子數(shù)目為$\frac{8×3}{2}$=12個(gè)；晶胞中含有4個(gè)Si原子、4個(gè)C原子，晶胞質(zhì)量為4×$\frac{40}{{N}_{A}}$g，若晶胞的邊長(zhǎng)為apm，則XT的密度表達(dá)式為4×$\frac{40}{{N}_{A}}$g÷（a×10^-10  cm）³=$\frac{4×40}{（a×1{0}^{-10}）^{3}×{N}_{A}}$g/cm³，
故答案為：莫氏硬度；12；$\frac{4×40}{（a×1{0}^{-10}）^{3}×{N}_{A}}$．

點(diǎn)評(píng) 本題是對(duì)物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)的考查，涉及核外電子排布、化學(xué)鍵、價(jià)層電子對(duì)互斥理論、晶體類(lèi)型與性質(zhì)、配合物、晶胞計(jì)算等，（6）中注意識(shí)記中學(xué)常見(jiàn)晶胞結(jié)構(gòu)．