Question

15．已知A、B、C、D、E、F、G七種元素，它們的原子序數(shù)依次增大．A在所有元素中原子半徑最小；B原子核外電子有6種不同運動狀態(tài)；D與C、E均相鄰；A、D、E三種元素的原子序數(shù)之和為25；E^2-和F⁺有相同的核外電子排布；G的質(zhì)子數(shù)是25．請回答下列問題：
（1）寫出元素G的基態(tài)原子外圍電子排布式3d⁵4s²；B、C、D三種元素分別形成的最簡單氫化物的沸點最高的是H₂O（用化學式表示）．
（2）由上述元素中的兩種元素組成的一種陰離子與D的一種同素異形體分子互為等電子體，該陰離子化學式為NO₂^-．
（3）由上述元素組成的屬于非極性分子且VSEPR為直線形的微粒的電子式或（任寫一種）．
（4）M是由4個C原子組成的一種不穩(wěn)定的多原子單質(zhì)分子，M分子中C原子雜化方式為sp³雜化，M分子的立體構型為正四面體．
（5）某一次性電池的比能量和可儲存時間均比普通干電池優(yōu)良，適用于大電流和連續(xù)放電，是民用電池的升級換代產(chǎn)品之一，它的負極材料是Zn，正極材料是G的一種常見氧化物，電解質(zhì)是KOH．該電池的正極反應式為MnO₂+e^-+H₂O═MnOOH+OH^-．
（6）由上述元素中電負性最大的元素和第一電離能最小的元素形成的某化合物N的晶胞如圖所示．化合物N與氧化鈣相比，晶格能較小的是K₂O（填化學式）．已知該化合物的晶胞邊長為a pm，則該化合物的密度為$\frac{94×4}{{N}_{A}×（a×1{0}^{-10}）^{3}}$g•cm^-3（只要求列出算式，不必計算出數(shù)值，阿伏加德羅常數(shù)的數(shù)值為N_A，1pm=10^-10cm）．

Answer 1

分析 A、B、C、D、E、F、G七種元素，它們的原子序數(shù)依次增大．A在所有元素中原子半徑最小，則A為H元素；B原子核外電子有6種不同運動狀態(tài)，則B為碳元素；A、D、E三種元素的原子序數(shù)之和為25，則D、E原子序數(shù)之和25-1=24，D與C、E均相鄰，由原子序數(shù)奇偶性可知D、E不能同周期，故二者同族，不能是三、四周期元素，因為同族相鄰原子序數(shù)之和最小為11+19=30，可推知D為O元素、E為S元素，則C為N元素；G的質(zhì)子數(shù)是25，則G為Mn；E^2-和F⁺有相同的核外電子排布，則E為S元素、F為K元素．

解答 解：A、B、C、D、E、F、G七種元素，它們的原子序數(shù)依次增大．A在所有元素中原子半徑最小，則A為H元素；B原子核外電子有6種不同運動狀態(tài)，則B為碳元素；A、D、E三種元素的原子序數(shù)之和為25，則D、E原子序數(shù)之和25-1=24，D與C、E均相鄰，由原子序數(shù)奇偶性可知D、E不能同周期，故二者同族，不能是三、四周期元素，因為同族相鄰原子序數(shù)之和最小為11+19=30，可推知D為O元素、E為S元素，則C為N元素；G的質(zhì)子數(shù)是25，則G為Mn；E^2-和F⁺有相同的核外電子排布，則E為S元素、F為K元素．
（1）G的質(zhì)子數(shù)是25，外圍電子排布式為：3d⁵4s²，B、C、D三種元素分別形成的最簡單氫化物分別為甲烷、氨氣、水，常溫下水為液態(tài)，而甲烷、氨氣為氣態(tài)，故水的沸點最高，
故答案為：3d⁵4s²；H₂O；
（2）氧元素的同素異形體有O₂、O₃，由上述元素中的兩種元素組成的一種陰離子與D的一種同素異形體分子互為等電子體，該陰離子化學式為NO₂^-，
故答案為：NO₂^-；
（3）由上述元素組成的屬于非極性分子且VSEPR為直線形的微粒有CO₂、C₂H₂，電子式為、，
故答案為：或；
（4）M是由4個N原子組成的一種不穩(wěn)定的多原子單質(zhì)分子，M分子中N原子雜化方式為sp³雜化，類似白磷的結構，即M分子的立體構型為正四面體，
故答案為：正四面體；
（5）某一次性電池的負極材料是Zn，正極材料是G的一種常見氧化物（MnO₂），電解質(zhì)是KOH．該電池的正極反應式為：MnO₂+e^-+H₂O═MnOOH+OH^-，
故答案為：MnO₂+e^-+H₂O═MnOOH+OH^-；
（6）電負性最大的元素是O元素，第一電離能最小的元素是K元素，該晶胞中白色球個數(shù)=8×$\frac{1}{8}$+6×$\frac{1}{2}$=4，黑色球個數(shù)=8，所以黑色和白色球個數(shù)之比為2：1，其化學式為K₂O，離子晶體中晶格能與電荷成正比、與離子半徑成正比，鈣離子電荷數(shù)大于鉀離子、半徑小于鉀離子，所以晶格能較小的是K₂O，
所以白色球表示氧離子、黑色球表示鉀離子，晶胞質(zhì)量為4×$\frac{39×2+16}{{N}_{A}}$g，晶胞的邊長為a×10^-10cm，晶胞體積=（a×10^-10cm）³，密度ρ=4×$\frac{39×2+16}{{N}_{A}}$g÷（a×10^-10cm）³=$\frac{94×4}{{N}_{A}×（a×1{0}^{-10}）^{3}}$g•cm^-3，
故答案為：K₂O； $\frac{94×4}{{N}_{A}×（a×1{0}^{-10}）^{3}}$．

點評 本題考查物質(zhì)結構和性質(zhì)，涉及晶胞計算、晶格能、原電池原理、等電子體、核外電子排布、分子結構與性質(zhì)等知識點，同時考查學生分析問題、解決問題能力，需要學生具備扎實的基礎，是對基礎知識的綜合考查．