Question

20．現(xiàn)有前四周期六種元素X、Y、Z、E、F、G，它們的原子序數(shù)依次增大，除G外，其它五種元素都是短周期元素．X、Y、E三種元素組成的化合物是實(shí)驗(yàn)室常用燃料．取F的化合物做焰色反應(yīng)實(shí)驗(yàn)，其焰色呈黃色，G的單質(zhì)是生活中常見(jiàn)的一種金屬，GE是黑色固體．請(qǐng)回答下列問(wèn)題：
（1）寫(xiě)出基態(tài)G原子電子排布式：1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d¹⁰4s¹或[Ar]3d¹⁰4s¹；Y、Z、E、F、G的第一電離能最大的是N（用元素符號(hào)表示）．
（2）X、Y、Z形成3原子分子M，每個(gè)原子價(jià)層電子均達(dá)到穩(wěn)定結(jié)構(gòu)．M分子的結(jié)構(gòu)式為H-C≡N．1molM含π鍵數(shù)目為2×6.02×10²³或2N_A．
（3）根據(jù)價(jià)層電子對(duì)互斥理論（VESPR）推測(cè)：ZE₂^-的立體構(gòu)型為V形或角形，YE₃^2-的中心原子雜化類(lèi)型為sp²．
（4）Z與X形成的簡(jiǎn)單化合物極易溶解在E與X形成的簡(jiǎn)單化合物的原因是H₂O、NH₃之間易形成氫鍵．
（5）G晶胞結(jié)構(gòu)如圖所示．已知立方體的棱長(zhǎng)為apm，G 晶體密度為bg•cm^-3，則阿伏加德羅常數(shù)N_A=$\frac{256×1{0}^{30}}{{a}^{3}b}$mol^-1（用含a、b的代數(shù)式表示）．

Answer 1

分析 X、Y、E三種元素組成的化合物是實(shí)驗(yàn)室常用燃料，也是一種家庭常見(jiàn)飲品的主要成分，可知該燃料為酒精，所以X為氫元素、Y為碳元素、E為氧元素，X、Y、Z、E的原子序數(shù)依次增大，所以Z為氮元素，F(xiàn)的化合物做焰色反應(yīng)實(shí)驗(yàn)，其焰色呈黃色，F(xiàn)為鈉元素，G的單質(zhì)是生活中常見(jiàn)的一種金屬，E是氧元素，GE是黑色固體．G₂E是紅色固體，所以G是銅元素，據(jù)此答題．

解答 解：X、Y、E三種元素組成的化合物是實(shí)驗(yàn)室常用燃料，也是一種家庭常見(jiàn)飲品的主要成分，可知該燃料為酒精，所以X為氫元素、Y為碳元素、E為氧元素，X、Y、Z、E的原子序數(shù)依次增大，所以Z為氮元素，F(xiàn)的化合物做焰色反應(yīng)實(shí)驗(yàn)，其焰色呈黃色，F(xiàn)為鈉元素，G的單質(zhì)是生活中常見(jiàn)的一種金屬，E是氧元素，GE是黑色固體．G₂E是紅色固體，所以G是銅元素，
（1）G是銅元素，原子序數(shù)是29，所以基態(tài)銅原子電子排布式為1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d¹⁰4s¹ 或[Ar]3d¹⁰4s¹，在同一周期中從左向右，第一電離能逐漸增大，但第ⅡA族和第ⅤA族元素由于最外層處于全滿和半滿狀態(tài)，所以第一電離能都高于相鄰主族的元素，同一主族從上到下，第一電離能逐漸減小，所以C、N、O、Na、Cu的第一電離能由小到大的順序?yàn)?nbsp;Na＜Cu＜C＜O＜N，
故答案為：1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d¹⁰4s¹ 或[Ar]3d¹⁰4s¹；N；
（2）X、Y、Z形成3原子分子M，每個(gè)原子價(jià)層電子均達(dá)到穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，所以M的分子式為HCN，其結(jié)構(gòu)式為H-C≡N，根據(jù)結(jié)構(gòu)式可知，1mol HCN中含π鍵數(shù)目為2×6.02×10²³或2N_A，
故答案為：H-C≡N；2×6.02×10²³或2N_A；
（3）ZE₂^-為NO₂^-，YE₃^2-為CO₃^2-，NO₂^-中氮原子的價(jià)層電子對(duì)數(shù)為$\frac{5+1}{2}$=3，氮原子有一對(duì)孤電子對(duì)，所以NO₂^-的空間構(gòu)型為V形或角形，CO₃^2-中碳原子的價(jià)層電子對(duì)數(shù)為$\frac{4+2}{2}$=3，所以碳原子的雜化方式為sp²雜化，
故答案為：V形或角形； sp²；
（4）E、Z分別與X形成的簡(jiǎn)單化合物為H₂O、NH₃，由于水分子與氨分子之間者存在氫鍵，所以極易溶解，
故答案為：H₂O、NH₃之間易形成氫鍵；
（5）根據(jù)晶胞結(jié)構(gòu)圖可知，每個(gè)銅晶胞中含有銅原子數(shù)為8×$\frac{1}{8}$+6×$\frac{1}{2}$=4，根據(jù)b=$\frac{\frac{4×64}{{N}_{A}}}{（a×1{0}^{-10}）^{3}}$，可得N_A=$\frac{256×1{0}^{30}}{{a}^{3}b}$mol^-1，
故答案為：$\frac{256×1{0}^{30}}{{a}^{3}b}$mol^-1．

點(diǎn)評(píng) 本題主要考查了核外電子排布、分子結(jié)構(gòu)、微粒結(jié)構(gòu)、晶胞計(jì)算等知識(shí)點(diǎn)，中等難度，解題關(guān)鍵在根據(jù)元素周期表及原子結(jié)構(gòu)推斷元素種類(lèi)．