Question

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，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性最小的元素，Z的原子序數(shù)為29．請回答下列問題：
（1）寫出QT₂+的電子式

 

，E、Q、T三種元素的第一電離能由大到小順序為：

 

（請用相應的元素符號表示）基態(tài)Z原子的核外電子排布式為

 

．
（2）化合物甲由T、X兩元素組成，其晶胞如圖1，晶體中與每個X離子距離最近的X離子有

 

個，晶體中每個X離子周圍有

 

個T離子，甲的化學式為

 

．

（3）Q的簡單氫化物極易溶于T的簡單氫化物，其主要原因有

 

等兩種．
（4）化合物乙的晶胞如圖2，乙由E、Q兩元素組成，硬度超過金剛石．
①乙的晶體類型為

 

．
②乙的晶體中E、Q兩種元素原子的雜化方式均為

 

．
（5）Z與氯元素的某種化合物的晶胞結(jié)構(gòu)如圖所示，則該化合物的化學式是

 

，若Z與氯原子的最近的距離為a cm，則該晶體的密度為

 

g/cm³（只要求列算式，不必計算出數(shù)值，阿伏伽德羅常數(shù)的數(shù)值為N_A）

Answer 1

考點：位置結(jié)構(gòu)性質(zhì)的相互關(guān)系應用,原子核外電子排布,晶胞的計算

專題：

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，應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，應為N元素，I₁（E）＜I₁（T）＜I₁（Q），且原子序數(shù)E＜Q＜T，則T應為O元素，QT₂⁺與ET₂互為等電子體，則E應為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性最小的元素，應為K元素，Z的原子序數(shù)為29，為Cu元素，結(jié)合元素對應的單質(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為碳、Q為氮、T為氧、X為鉀、Z為銅，
（1）QT₂⁺為NO₂⁺，電子式為，元素的非金屬性越強，其第一電離能越大，非金屬性O(shè)＞N＞C，但是由于N元素的p軌道處于半充滿狀態(tài)，相對穩(wěn)定，故第一電離能大于O，故C、N、O的第一電離能大小順序為：N＞O＞C，Z為Cu元素，原子序數(shù)為29，位于周期表第四周期第ⅠB族，電子排布式為 1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d¹⁰4s¹，故答案為：； N＞O＞C；1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d¹⁰4s¹；
（2）依據(jù)晶胞結(jié)構(gòu)可知：晶體中與每個K離子距離最近的K離子有12個，晶體中每個K離子周圍有 6個O離子，晶胞中K離子位于晶胞的頂點和體心位置，平均1個晶胞含有K離子的個數(shù)為8×

1

8

+6×

1

2

=4，晶胞中，由O元素構(gòu)成的離子個數(shù)為：2×（12×

1

4

+1）=8，則甲的化學式為KO₂，故答案為：12；6；KO₂；
（3）Q的簡單氫化物和T的簡單氫化物分別為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；
（4））①乙由E、Q兩元素組成，硬度超過金剛石，則乙為原子晶體，故答案為：原子晶體；
②晶體中C原子與4個N原子成鍵，N原子與3個C原子成鍵，并用1個孤電子對，都為sp³雜化，故答案為：sp³；
（5）由晶胞結(jié)構(gòu)可知，晶胞中黑色球數(shù)目=4、白色球數(shù)目=8×

1

8

+6×

1

2

=4，故該化合物的化學式是CuCl，晶胞的質(zhì)量=4×

99.5

NA

g，晶胞中黑色球與周圍的4個白色球形成正四面體結(jié)構(gòu)，若Cu與Cl原子最近的距離為a cm，如圖正四面體：，連接F與A、B、C、D，則三棱錐A-BCD均分為等4個等體積的三棱椎，則V_{三棱錐A-BCD}=4V_{三棱錐F-BCD}=，故

1

3

S_△BCD?（a+h）=4×

1

3

S_△BCD?h，故h=

1

3

a，令正四面體的棱長為x cm，連接AF并延長交三角形BCD與O，O為正三角形BCD的中心，BO垂直平分CD，則BO的長度=x cm×

3

2

×

2

3

×=

3

3

xcm，同理計算：在直角三角形BOF中，（

3

3

x）²+（

1

3

a）²=a²，解得x=

2 6

3

a，故晶胞的棱長=

4 3 a

3

cm，故晶胞的體積=

64

3 3

a³ cm³，則晶胞密度=

4×99.5

NA?( 4 3 a 3 )3

，故答案為：CuCl；³

4×99.5

NA?( 4 3 a 3 )3

．

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