Question

17．A、B、C、D、E、F、G是前四周期（除稀有氣體）原子序數(shù)依次增大的七種元素，A的原子核外電子只有一種運動狀態(tài)；B、C的價電子層中未成對電子數(shù)都是2；D、E、F同周期；E核外的s、p能級的電子總數(shù)相籌；F與E同周期且第一電離能比E小；G的+1價離子（G⁺）的各層電子全充滿．回答問題：
（1）寫出E的基態(tài)原子的電子排布式1s²2s²2p⁶3s²．
（2）含有元素D的鹽的焰色反應(yīng)為黃色，許多金屬形成的鹽都可以發(fā)生焰色反應(yīng)，其原因是激發(fā)態(tài)的電子從能量較高的軌道躍遷到能量較低的軌道時，以一定波長（可見光區(qū)域）光的形式釋放能量．
（3）由元素A、B、F組成的原子個數(shù)比9：3：1的一種物質(zhì)，分子中含三個相同的原子團，其結(jié)構(gòu)簡式為Al（CH₃）₃，該物質(zhì)遇水爆炸，生成白色沉淀和無色氣體，反應(yīng)的化學(xué)方程式為Al（CH₃）₃+3H₂O=Al（OH）₃↓+3CH₄↑．
（4）G與C可形成化合物GC和G₂C，已知GC在加熱條件下易轉(zhuǎn)化為G₂C，試從原子結(jié)構(gòu)的角度解釋發(fā)生轉(zhuǎn)化的原因Cu²⁺離子外圍電子排布式為3d⁹，而Cu⁺離子外圍電子排布式為3d¹⁰，為全滿穩(wěn)定狀態(tài)，所以Cu₂O比CuO穩(wěn)定．
（5）G與氮元素形成的某種化合物的晶胞結(jié)構(gòu)如圖所示，則該化合物的化學(xué)式為Cu₃N，氮原子的配位數(shù)為6．若晶體密度為a g•cm^-3，則G原子與氮原子最近的距離為$\root{3}{\frac{206}{8a{N}_{A}}}$×10¹⁰pm（寫出數(shù)學(xué)表達式，阿伏加德羅常數(shù)的值用N_A表示）．

Answer 1

分析 在前四周期中原子序數(shù)依次增大的六種元素A、B、C、D、E、F、G中，A的原子核外電子只有一種運動狀態(tài)，故A為H；周期元素B、C的價電子層中未成對電子數(shù)都是2，則B、C核外電子排布為1s²2s²2p²或1s²2s²2p⁴，分別為C、O；E核外的s、p能級的電子總數(shù)相等，則E為Mg；F原子序數(shù)大于E，F(xiàn)與E同周期且第一電離能比E小，則F為Al；D、E、F同周期，則D為Na元素；G的+1價離子（G⁺）的各層電子全充滿，元素的基態(tài)原子最外能層只有一個電子，其它能層均已充滿電子，則核外電子數(shù)為2+8+18+1=29，故G為Cu，據(jù)此進行解答．

解答 解：在前四周期中原子序數(shù)依次增大的六種元素A、B、C、D、E、F、G中，A的原子核外電子只有一種運動狀態(tài)，故A為H；周期元素B、C的價電子層中未成對電子數(shù)都是2，則B、C核外電子排布為1s²2s²2p²或1s²2s²2p⁴，分別為C、O；E核外的s、p能級的電子總數(shù)相等，則E為Mg；F原子序數(shù)大于E，F(xiàn)與E同周期且第一電離能比E小，則F為Al；D、E、F同周期，則D為Na元素；G的+1價離子（G⁺）的各層電子全充滿，元素的基態(tài)原子最外能層只有一個電子，其它能層均已充滿電子，則核外電子數(shù)為2+8+18+1=29，故G為Cu，
（1）E為Mg元素，其原子核外有12個電子，根據(jù)構(gòu)造原理書寫其核外電子排布式為1s²2s²2p⁶3s²，
故答案為：1s²2s²2p⁶3s²；
 （2）D為Na元素，鈉鹽的焰色反應(yīng)的火焰呈黃色；許多金屬鹽都可以發(fā)生焰色反應(yīng)，其原因為：灼燒時電子從基態(tài)到激發(fā)態(tài)，激發(fā)態(tài)電子從能量較高的軌道躍遷到能量較低的軌道時，以一定波長光的形式釋放能量，從而出現(xiàn)不同的顏色，
故答案為：黃；激發(fā)態(tài)的電子從能量較高的軌道躍遷到能量較低的軌道時，以一定波長（可見光區(qū)域）光的形式釋放能量；
（3）由元素H、C、Al組成的原子個數(shù)比9：3：1的一種物質(zhì)，分子中含三個相同的原子團，其結(jié)構(gòu)簡式為Al（CH₃）₃，該物質(zhì)遇水爆炸，生成白色沉淀和無色氣體，反應(yīng)的化學(xué)方程式為：Al（CH₃）₃+3H₂O=Al（OH）₃↓+3CH₄↑，
故答案為：Al（CH₃）₃；Al（CH₃）₃+3H₂O=Al（OH）₃↓+3CH₄↑；
（4）GC和G₂C分別為CuO、Cu₂O，由于Cu²⁺離子外圍電子排布式為3d⁹，而Cu⁺離子外圍電子排布式為3d¹⁰，為全滿穩(wěn)定狀態(tài)，所以Cu₂O比CuO穩(wěn)定，
故答案為：Cu²⁺離子外圍電子排布式為3d⁹，而Cu⁺離子外圍電子排布式為3d¹⁰，為全滿穩(wěn)定狀態(tài)，所以Cu₂O比CuO穩(wěn)定；
（5）晶胞中Cu原子數(shù)目=12×$\frac{1}{4}$=3、N原子數(shù)目=8×$\frac{1}{8}$=1，故該化合物的化學(xué)式為：Cu₃N；
以頂點N原子為例，每個N原子周圍距離最近的銅原子有6個，所以N的配位數(shù)為6；
設(shè)G原子與氮原子最近的距離為bcm，則晶胞棱長=2bcm，則晶胞體積=（2bcm）³，故晶體的密度=$\frac{\frac{M}{{N}_{A}}}{V}$=$\frac{\frac{206}{{N}_{A}}}{（2b）^{3}}$g•cm^-3=ag•cm^-3，則b=$\root{3}{\frac{206}{8a{N}_{A}}}$cm=$\root{3}{\frac{206}{8a{N}_{A}}}$×10¹⁰pm，
故答案為：Cu₃N；6；$\root{3}{\frac{206}{8a{N}_{A}}}$×10¹⁰．

點評 本題考查位置、結(jié)構(gòu)與性質(zhì)關(guān)系的綜合應(yīng)用，為高頻考點，題目難度較大，涉及元素推斷、晶胞計算、原子核外電子排布等知識，明確物質(zhì)結(jié)構(gòu)、原子結(jié)構(gòu)及基本原理是解本題關(guān)鍵，難點是晶胞計算，試題培養(yǎng)了學(xué)生的分析、理解能力及邏輯推理能力．