Question

8．下表給出五種元素的相關(guān)信息，根據(jù)以下信息填空：

元素	相關(guān)信息
T	基態(tài)原子2p能級有3個單電子
W	基態(tài)原子p軌道上成對電子數(shù)等于未成對電子數(shù)
X	氫化物常用于刻蝕玻璃
Y	基態(tài)原子核外電子分處6個不同能級，且每個能級均已排滿
Z	原子序數(shù)等于X與Y的原子序數(shù)之和

（1）元素Y基態(tài)原子的核外電子排布式為1s²2s²2p⁶3s²3p⁶4s²（或[Ar]4s²）．
（2）42gT的單質(zhì)分子中π鍵的個數(shù)為3N_A；在T的最簡單氫化物分子中T原子的雜化類型是sp³．研究者預(yù)想合成一個純粹由T元素組成的新物種T₅⁺T₃^-，若T₅⁺離子中每個氮原子均滿足8電子且呈對稱結(jié)構(gòu)，以下有關(guān)T₅⁺推測正確的是BD（填序號）
A．N₅⁺有24個電子
B．N₅⁺陽離子中存在兩個氮氮三鍵
C．N₅⁺離子中存在三對未成鍵的電子對
D．N₃^-離子的空間構(gòu)型為直線型
（3）TX₃是一種無色、無味、無毒且不可燃的氣體，在半導(dǎo)體加工，太陽能電池制造和液晶顯示器制造中得到廣泛應(yīng)用．它可在Z單質(zhì)的催化作用下由X₂和過量的TH₃反應(yīng)得到，試寫出該反應(yīng)的化學(xué)方程式：4NH₃+3F₂$\frac{\underline{\;Cu\;}}{\;}$NF₃+3NH₄F．在該反應(yīng)方程式中的幾種物質(zhì)所屬的晶體類型有acd（填序號）．
a．離子晶體    b．原子晶體    c．分子晶體    d．金屬晶體
（4）T、W、X 3種元素的電負(fù)性由大到小的順序為F＞O＞N（用元素符號表示）．
（5）Z²⁺能與T的氫化物寫出配位數(shù)為4的配離子[Z（TH₃）₄]²⁺，該配離子具有對稱的空間構(gòu)型，且離子中的兩個TH₃被兩個Cl取代只能得到一種產(chǎn)物，則[Z（TH₃）₄]²⁺的空間構(gòu)型為正四面體．
（6）X和Y形成的化合物的晶胞結(jié)構(gòu)如圖所示，已知晶體的密度為ρ g•cm^-3，阿伏加德羅常數(shù)為N_A，則晶胞邊長a=$\root{3}{\frac{312ρ}{{N}_{A}}}$cm．（用ρ、N_A的計算式表示）．

Answer 1

分析 T基態(tài)原子2p能級有3個單電子，則T為N元素；
W基態(tài)原子p軌道上成對電子數(shù)等于未成對電子數(shù)，則W為O元素；
X氫化物常用語雕刻玻璃，則X為F元素；
Y基態(tài)原子核外電子分處6個不同能級，且每個能級均已排滿，則Y為Ca元素；
Z原子序數(shù)等于X與Y原子序數(shù)之和，則Z為原子序數(shù)為9+20=29，則Z為Cu元素；
（1）元素Y為Ca元素，其原子核外有20個電子，根據(jù)構(gòu)造原理書寫其基態(tài)原子的核外電子排布式；
（2）42gN元素的單質(zhì)物質(zhì)的量=$\frac{42g}{28g/mol}$=1.5mol，一個氮氣分子中含有2個π鍵，則1.5mol氮氣中含有3molπ鍵；在N元素的最簡單氫化物分子中T原子價層電子對個數(shù)是4且含有1個孤電子對，根據(jù)構(gòu)造原理判斷N原子的雜化類型；
A．陽離子核外電子數(shù)=質(zhì)子總數(shù)-電荷數(shù)；
B．N₅⁺離子的結(jié)構(gòu)為；
C．N₅⁺ 離子中每個氮原子均滿足8電子且呈對稱結(jié)構(gòu)，N₅⁺離子的結(jié)構(gòu)為，中間N原子有2對孤對電子；
D．N₃^-離子與二氧化碳分子核外等電子體；
（3）在Cu單質(zhì)的催化作用下由F₂和過量的NH₃反應(yīng)得到N₅⁺N₃^-，根據(jù)反應(yīng)物和生成物及反應(yīng)條件書寫該反應(yīng)的化學(xué)方程式；在該反應(yīng)方程式中的幾種物質(zhì)所屬的晶體類型有分子晶體、金屬晶體和離子晶體；
（4）N、O、F3種元素位于同一周期，同一周期元素的電負(fù)性隨著原子序數(shù)增大而呈增大趨勢；
（5）Cu²⁺能與N的氫化物寫出配位數(shù)為4的配離子[Cu（NH₃）₄]²⁺，該配離子具有對稱的空間構(gòu)型，且離子中的兩個NH₃被兩個Cl^-取代只能得到一種產(chǎn)物，則[Cu（NH₃）₄]²⁺的空間構(gòu)型正四面體結(jié)構(gòu)；
（6）X和Y形成的化合物的晶胞結(jié)構(gòu)如圖所示，根據(jù)圖知，黑色球表示氟離子、白色球表示鈣離子，該晶胞中鈣離子個數(shù)=8×$\frac{1}{8}$+6×$\frac{1}{2}$=4，氟離子個數(shù)為8，其化學(xué)式為CaF₂，$V=\frac{\frac{M}{{N}_{A}}×4}{ρ}$．

解答 解：T基態(tài)原子2p能級有3個單電子，則T為N元素；
W基態(tài)原子p軌道上成對電子數(shù)等于未成對電子數(shù)，則W為O元素；
X氫化物常用語雕刻玻璃，則X為F元素；
Y基態(tài)原子核外電子分處6個不同能級，且每個能級均已排滿，則Y為Ca元素；
Z原子序數(shù)等于X與Y原子序數(shù)之和，則Z為原子序數(shù)為9+20=29，則Z為Cu元素；
（1）元素Y為Ca元素，其原子核外有20個電子，根據(jù)構(gòu)造原理書寫其基態(tài)原子的核外電子排布式為1s²2s²2p⁶3s²3p⁶4s²（或[Ar]4s²），
故答案為：1s²2s²2p⁶3s²3p⁶4s²（或[Ar]4s²）；
（2）42gN元素的單質(zhì)物質(zhì)的量=$\frac{42g}{28g/mol}$=1.5mol，一個氮氣分子中含有2個π鍵，則1.5mol氮氣中含有3molπ鍵，含有π鍵3N_A個；在N元素的最簡單氫化物分子中T原子價層電子對個數(shù)是4且含有1個孤電子對，根據(jù)構(gòu)造原理判斷N原子的雜化類型為sp³，
A．陽離子核外電子數(shù)=質(zhì)子總數(shù)-電荷數(shù)，N₅⁺電子數(shù)=5×7-1=34，故錯誤；
B．N₅⁺離子的結(jié)構(gòu)為，N₅⁺陽離子中存在兩個氮氮三鍵，故正確；
C．N₅⁺ 離子中每個氮原子均滿足8電子且呈對稱結(jié)構(gòu)，N₅⁺離子的結(jié)構(gòu)為，中間N原子有2對孤對電子，邊上的兩個N原子分別含有1對孤電子對，所以有4對孤電子對，故錯誤；
D．N₃^-離子與二氧化碳分子核外等電子體，為直線形，故正確；
故答案為：3N_A；sp³；BD；
（3）在Cu單質(zhì)的催化作用下由F₂和過量的NH₃反應(yīng)得到N₅⁺N₃^-，根據(jù)反應(yīng)物和生成物及反應(yīng)條件書寫該反應(yīng)的化學(xué)方程式為4NH₃+3F₂$\frac{\underline{\;Cu\;}}{\;}$NF₃+3NH₄F；在該反應(yīng)方程式中的幾種物質(zhì)所屬的晶體類型有分子晶體、金屬晶體和離子晶體，氨氣、氟氣和三氟化氮為分子晶體，氟化銨為離子晶體、Cu為金屬晶體，
故答案為：4NH₃+3F₂$\frac{\underline{\;Cu\;}}{\;}$NF₃+3NH₄F；acd；
（4）N、O、F3種元素位于同一周期，同一周期元素的電負(fù)性隨著原子序數(shù)增大而呈增大趨勢，所以電負(fù)性大小順序是F＞O＞N，故答案為：F＞O＞N；
（5）Cu²⁺能與N的氫化物寫出配位數(shù)為4的配離子[Cu（NH₃）₄]²⁺，該配離子具有對稱的空間構(gòu)型，且離子中的兩個NH₃被兩個Cl^-取代只能得到一種產(chǎn)物，則[Cu（NH₃）₄]²⁺的空間構(gòu)型正四面體結(jié)構(gòu)，故答案為：正四面體；
（6）X和Y形成的化合物的晶胞結(jié)構(gòu)如圖所示，根據(jù)圖知，黑色球表示氟離子、白色球表示鈣離子，該晶胞中鈣離子個數(shù)=8×$\frac{1}{8}$+6×$\frac{1}{2}$=4，氟離子個數(shù)為8，其化學(xué)式為CaF₂，$V=\frac{\frac{M}{{N}_{A}}×4}{ρ}$，則晶胞邊長a=$\root{3}{\frac{\frac{M}{{N}_{A}}×4}{ρ}}$=$\root{3}{\frac{312ρ}{{N}_{A}}}$cm，
故答案為：$\root{3}{\frac{312ρ}{{N}_{A}}}$．

點評 本題考查物質(zhì)結(jié)構(gòu)和性質(zhì)，為高頻考點，涉及晶胞計算、微粒空間構(gòu)型判斷、元素周期律、原子雜化方式判斷等知識點，綜合性較強(qiáng)，明確物質(zhì)或微粒結(jié)構(gòu)、元素周期律內(nèi)涵、價層電子對互斥理論是解本題關(guān)鍵，同時考查學(xué)生分析判斷及計算能力，題目難度中等．