Question

5．原子序數(shù)依次增大的六種元素A、B、C、D、E、F位于周期表的前四周期．A原子的最外層電子數(shù)是其內(nèi)層電子數(shù)的2倍；C有2個電子層且基態(tài)原子的s軌道和p軌道的電子總數(shù)相等，C與D同主族相鄰；E的最外層只有1個電子，但次外層有18個電子；F位于周期表的ds區(qū)，最外層有2個電子．
請回答下列問題：
（1）E²⁺的價電子排布式為3d⁹
（2）D在元素周期表中的位置是第四周期VIA族
（3）A元素可形成多種單質(zhì)，其中一種單質(zhì)為層狀結(jié)構(gòu)的晶體（如圖1），其中一個最小環(huán)占有A原子2個
（4）化合物AC₂的中心原子的雜化方式為sp，該分子為非極性分子（填“極性”或“非極性”）．
（5）用KMnO₄酸性溶液吸收DC₂氣體時，MnO₄^-被還原為Mn²⁺，該反應(yīng)的離子方程式為：5SO₂+2MnO₄^-+2H₂O═2Mn²⁺+5SO₄^2-+4H⁺；
（6）已知通常狀況下1g A單質(zhì)在C₂中完全燃燒放出a kJ的熱量，請寫出表示A單質(zhì)燃燒熱的熱化學(xué)方程式C（s）+O₂（g）=CO₂（g）△H=-12a kJ/mol
（7）C與E能形成一種紅色化合物X，X可溶解于稀硫酸，得到一種紅色固體單質(zhì)和藍(lán)色溶液．試寫出該反應(yīng)的離子方程式Cu₂O+2H⁺=Cu+Cu²⁺+H₂O．
（8）F和D能夠形成化合物K，其晶胞結(jié)構(gòu)如圖2所示，晶胞參數(shù)為a nm，K的化學(xué)式為ZnS，列式計(jì)算晶體K的密度$\frac{388}{{N}_{A}×（a×1{0}^{-7}）^{3}}$ g/cm³（用a的代數(shù)式表示，化合物K的摩爾質(zhì)量用Mg/mol表示）

Answer 1

分析 原子序數(shù)依次增大的六種元素A、B、C、D、E、F位于周期表的前四周期．A原子的最外層電子數(shù)是其內(nèi)層電子數(shù)的2倍，最外層電子數(shù)不超過8，原子只能有2個電子層，最外層電子數(shù)為4，故A為碳元素；E的最外層只有1個電子，但次外層有18個電子，則E為Cu，F(xiàn)位于周期表的ds區(qū)，最外層有2個電子，則F為Zn；C有2個電子層且基態(tài)原子的s軌道和p軌道的電子總數(shù)相等，核外電子排布為1s²2s²2p⁴故，故C為O元素；C與D同主族相鄰，則D為S元素．B的原子序數(shù)介于碳、氧之間，所以B為N元素．
（1）Cu處于第四周期IB族，Cu²⁺的價電子排布中3d軌道有9個電子；
（2）D為S元素，處于周期表中第四周期VIA族；
（3）每個環(huán)上含有6個原子，而沒個原子為3個環(huán)共用；
（4）化合物CO₂分子為直線形結(jié)構(gòu)，碳原子采取sp雜化；
（5）KMnO₄酸性溶液吸收SO₂氣體時，MnO₄^-被還原為Mn²⁺，SO₂被氧化為SO₄^2-，根據(jù)元素守恒和電荷守恒書寫；
（6）計(jì)算1mol碳完全燃燒生成二氧化碳放出的熱量，注明物質(zhì)的聚集狀態(tài)與反應(yīng)熱書寫熱化學(xué)方程式；
（7）氧與Cu形成一種紅色化合物X為Cu₂O，Cu₂O溶解于稀硫酸得到一種紅色固體單質(zhì)和藍(lán)色溶液，即反應(yīng)生成Cu與硫酸銅；
（8）根據(jù)均攤法計(jì)算晶胞中Zn、S原子數(shù)目，進(jìn)而確定化學(xué)式，表示出晶胞質(zhì)量，再根據(jù)ρ=$\frac{m}{V}$計(jì)算．

解答 解：原子序數(shù)依次增大的六種元素A、B、C、D、E、F位于周期表的前四周期．A原子的最外層電子數(shù)是其內(nèi)層電子數(shù)的2倍，最外層電子數(shù)不超過8，原子只能有2個電子層，最外層電子數(shù)為4，故A為碳元素；E的最外層只有1個電子，但次外層有18個電子，則E為Cu，F(xiàn)位于周期表的ds區(qū)，最外層有2個電子，則F為Zn；C有2個電子層且基態(tài)原子的s軌道和p軌道的電子總數(shù)相等，核外電子排布為1s²2s²2p⁴故，故C為O元素；C與D同主族相鄰，則D為S元素．B的原子序數(shù)介于碳、氧之間，所以B為N元素．
（1）Cu處于第四周期IB族，Cu²⁺的價電子排布中3d軌道有9個電子，價電子排布式為：3d⁹，
故答案為：3d⁹；
（2）D為S元素，處于周期表中第四周期VIA族，
故答案為：第四周期VIA族；
（3）每個環(huán)上含有6個原子，而沒個原子為3個環(huán)共用，則其中一個最小環(huán)占有A原子為6×$\frac{1}{3}$=2 個，
故答案為：2；
（4）化合物CO₂分子為直線形結(jié)構(gòu)，碳原子采取sp雜化，為對稱性結(jié)構(gòu)，屬于非極性分子，
故答案為：sp；非極性；
（5）KMnO₄酸性溶液吸收SO₂氣體時，MnO₄^-被還原為Mn²⁺，SO₂被氧化為SO₄^2-，該反應(yīng)的離子方程式為5SO₂+2MnO₄^-+2H₂O═2Mn²⁺+5SO₄^2-+4H⁺，
故答案為：5SO₂+2MnO₄^-+2H₂O═2Mn²⁺+5SO₄^2-+4H⁺；
（6）1mol碳完全燃燒生成二氧化碳放出的熱量為a kJ×$\frac{1mol×12g/mol}{1g}$=12a kJ，碳單質(zhì)燃燒熱的熱化學(xué)方程式為：C（s）+O₂（g）=CO₂（g）△H=-12a kJ/mol，
故答案為：C（s）+O₂（g）=CO₂（g）△H=-12a kJ/mol；
（7）氧與Cu形成一種紅色化合物X為Cu₂O，Cu₂O溶解于稀硫酸得到一種紅色固體單質(zhì)和藍(lán)色溶液，即反應(yīng)生成Cu與硫酸銅，該反應(yīng)的離子方程式為：Cu₂O+2H⁺=Cu+Cu²⁺+H₂O，
故答案為：Cu₂O+2H⁺=Cu+Cu²⁺+H₂O；
（8）S與Zn形成化合物的晶胞中，S在晶胞內(nèi)部，原子數(shù)為4，Zn在頂點(diǎn)和面心，Zn的原子數(shù)為$\frac{1}{8}$×8+$\frac{1}{2}$×6=4，所以其化學(xué)式為ZnS，
晶胞的質(zhì)量為$\frac{4×97}{{N}_{A}}$g，晶胞邊長為a nm，則晶胞的體積為（a×10^-7 cm）³，所以晶體的密度為ρ=$\frac{4×97}{{N}_{A}}$g÷（a×10^-7 cm）³=$\frac{388}{{N}_{A}×（a×1{0}^{-7}）^{3}}$g/cm³，
故答案為：ZnS；$\frac{388}{{N}_{A}×（a×1{0}^{-7}）^{3}}$．

點(diǎn)評 本題考查物質(zhì)結(jié)構(gòu)和性質(zhì)，涉及核外電子排布、晶胞計(jì)算、分子結(jié)構(gòu)、雜化軌道、氧化還原反應(yīng)、熱化學(xué)方程式書寫等，需要學(xué)生具備扎實(shí)的基礎(chǔ)與靈活運(yùn)用能力．