Question

9．有E、Q、T、X、Z五種前四周期元素，原子序數(shù)E＜Q＜T＜X＜Z．E、Q、T三種元素的基態(tài)原子具有相同的能層和能級(jí)，且I₁（E）＜I₁（T）＜I₁（Q），其中基態(tài)Q原子的2p軌道處于半充滿狀態(tài)，且QT₂⁺與ET₂互為等電子體．X為周期表前四周期中電負(fù)性最小的元素，Z的焰色為綠色．
請(qǐng)回答下列問題（答題時(shí)如需表示具體元素，請(qǐng)用相應(yīng)的元素符號(hào)）：
（1）寫出QT₂⁺的電子式、基態(tài)Z原子的價(jià)層電子排布圖．從光譜的角度解釋Z原子特征焰色產(chǎn)生原因：銅原子的外層電子在發(fā)生躍遷時(shí)會(huì)一定波長的光
（2）Q的簡(jiǎn)單氫化物極易溶于T的簡(jiǎn)單氫化物，其主要原因有這兩種氫化物均為極性分子、相互之間能形成氫鍵等兩種．
（3）化合物甲由T、X兩元素組成，其晶胞如圖1，物質(zhì)乙由E、Z兩種元素組成，其二維結(jié)構(gòu)如圖2，則甲的化學(xué)式為KO₂．乙的一個(gè)晶胞中E原子有42個(gè)
（4）1993年哈佛大學(xué)科學(xué)家利用激光濺射技術(shù)成功研制由E、Q兩元素組成的晶體材料丙，該晶胞如圖3所示．分析表明這種晶體的硬度將超過目前世界上最硬的金剛石此空多余晶體，成為首屈一指的超硬新材料．
乙的晶體類型為原子晶體，E元素原子的雜化方式為sp³，其硬度超過金剛石的原因是C-N鍵的鍵長小于C-C鍵，鍵能大于C-C鍵．

Answer 1

分析 E、Q、T三種元素的基態(tài)原子具有相同的能層和能級(jí)，應(yīng)位于周期表同一周期，基態(tài)Q原子的2p軌道處于半充滿狀態(tài)，則原子核外電子排布式為1s²2s²2p³，應(yīng)為N元素，I₁（E）＜I₁（T）＜I₁（Q），且原子序數(shù)E＜Q＜T，則T應(yīng)為O元素，QT₂⁺與ET₂互為等電子體，則E應(yīng)為C元素，NO₂⁺與CO₂的電子數(shù)都為22，X為周期表前四周期中電負(fù)性最小的元素，應(yīng)為K元素，Z的焰色為綠色，則Z為Cu元素，結(jié)合元素對(duì)應(yīng)的單質(zhì)、化合物的性質(zhì)以及元素周期律解答該題．

解答 解：依據(jù)分析可知：E為C、Q為N、T為O、X為K、Z為Cu，
（1）QT₂⁺為NO₂⁺，電子式為；Z為Cu元素，原子序數(shù)為29，位于周期表第四周期第ⅠB族，其價(jià)電子排布式為 3d¹⁰4s¹，則價(jià)電子排布圖為；Cu元素的原子在接受火焰提供的能量時(shí)，其外層電子將會(huì)被激發(fā)到能量較高的激發(fā)態(tài)，處于激發(fā)態(tài)的外層電子不穩(wěn)定，又要躍遷到能量較低的基態(tài)，同時(shí)釋放一定波長的光；
故答案為：； ；1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d¹⁰4s¹；銅原子的外層電子在發(fā)生躍遷時(shí)會(huì)一定波長的光；
（2）Q的簡(jiǎn)單氫化物和T的簡(jiǎn)單氫化物分別為NH₃、H₂O，兩種分子立體構(gòu)型相似，都為極性分子，并且N、O元素的電負(fù)性較大，氫化物中存在氫鍵，兩種原因?qū)е掳睔鈽O易溶于水，
故答案為：這兩種氫化物均為極性分子、相互之間能形成氫鍵；
（3）晶胞中K⁺位于晶胞的頂點(diǎn)和體心位置，平均1個(gè)晶胞含有K⁺的個(gè)數(shù)為8×$\frac{1}{8}$+6×$\frac{1}{2}$=4，晶胞中，由O元素構(gòu)成的離子個(gè)數(shù)為：2×（12×$\frac{1}{4}$+1）=8，則甲的化學(xué)式為KO₂；圖2中乙的二維結(jié)構(gòu)中含有7個(gè)Cu原子，在三維空間里，其原子數(shù)為7×6=42，即晶胞中含有42個(gè)Cu原子；
故答案為：KO₂；42；
（4）乙由E、Q兩元素組成，硬度超過金剛石，則乙為原子晶體，由于C-N鍵的鍵長小于C-C鍵，鍵能大于C-C鍵，則硬度超過金剛石；晶體中C原子與4個(gè)N原子成鍵，N原子與3個(gè)C原子成鍵，并用1個(gè)孤電子對(duì)，都為sp³雜化；
故答案為：原子晶體；sp³；C-N鍵的鍵長小于C-C鍵，鍵能大于C-C鍵．

點(diǎn)評(píng) 題考查較為綜合，涉及電子式、電子排布式的書寫、氫鍵、晶胞的計(jì)算及晶體的性質(zhì)，題目難度中等，本題易錯(cuò)點(diǎn)為（4），注意雜化類型的判斷．