Question

4．已知 X、Y、Z、Q、R、E六种前四周期元素中，原子序数X＜Y＜Z＜Q＜R＜E，其结构或性质信息如表．

元素	结构或性质信息
X	原子的L层上s电子数等于p电子数
Y	原子核外的L层有3个未成对电子
Z	地壳中含量最多的元素
Q	单质常温常压下是气体，原子的M层上有1个未成对的p电子
R	核电荷数是Y与Q的核电荷数之和
E	N能层上只有一个电子，K、L、M层均排满电子

请根据信息回答有关问题：
（1）写出元素Y的原子核外价电子排布图：．X的一种氢化物相对分子质量为26，其分子中的σ键与π键的键数之比为3：2．
（2）X、Y、Z三种元素的第一电离能由高到低的排列为（写元素符号）N＞O＞C．
（3）X、Z元素分别与氢元素形成的最简单化合物中，沸点较高的为（写化学式）H₂O，原因是水分子间可以形成氢键，使沸点升高．
（4）XZ与Y₂属于等电子体，写出化合物XZ的结构式：C≡O．
（5）R的一种配合物的化学式为RCl₃•6H₂O．已知0.01mol RCl₃•6H₂O在水溶液中用过量硝酸银溶液处理，产生0.02mol AgCl沉淀．此配合物最可能是B．
A．[R（H₂O）₆]Cl₃B．[R（H₂O）₅Cl]Cl₂•H₂O
C．[R（H₂O）₄Cl₂]Cl•2H₂OD．[R（H₂O）₃Cl₃]•3H₂O
（6）向含少量ESO₄的水溶液中逐滴滴入氨水，生成蓝色沉淀，反应的离子方程式为：Cu²⁺+2NH₃•H₂O=Cu（OH）₂↓+2NH₄⁺，继续滴加氨水至过量，沉淀溶解，
得到天蓝色溶液，写反应的离子方程式为：Cu（OH）₂+4NH₃=[Cu（NH₃）₄]²⁺+2OH^-．
（7）元素E的单质晶体中原子的堆积方式如图甲所示，其晶胞特征如图乙所示，原子之间相互位置关系的平面图如图丙所示．
若已知该元素的原子半径为d cm，相对原子质量为M，N_A代表阿伏加德罗常数，则该晶体的密度为$\frac{M}{4\sqrt{2}{d}^{3}{N}_{A}}$g•cm^-3（用字母表示）．

Answer 1

分析 已知 X、Y、Z、Q、R、E六种前四周期元素中，原子序数X＜Y＜Z＜Q＜R＜E，X原子的L层上s电子数等于p电子数，则L层含有4个电子，为C元素；Z是地壳中含量最多的元素，则Z为O元素；Y原子核外的L层有3个未成对电子，其原子序数小于O大于C，则Z为N元素；Q的单质常温常压下是气体，原子的M层上有1个未成对的p电子，则M为Cl元素；R的核电荷数是Y与Q的核电荷数之和，则R的核电荷数=7+17=24，为Cr元素；E的N能层上只有一个电子，K、L、M层均排满电子，其核外电子数为2+8+18+1=29，为Cu元素，据此结合元素周期律知识解答（1）～（6）；
（7）可以均摊法计算晶胞中Cu原子数目，结合K的摩尔质量计算晶胞质量，Cu的原子半径为d pm，则晶胞棱长为4d cm×$\frac{\sqrt{2}}{2}$=2$\sqrt{2}$d cm，再根据ρ=$\frac{m}{V}$计算晶胞密度．

解答 解：已知 X、Y、Z、Q、R、E六种前四周期元素中，原子序数X＜Y＜Z＜Q＜R＜E，X原子的L层上s电子数等于p电子数，则L层含有4个电子，为C元素；Z是地壳中含量最多的元素，则Z为O元素；Y原子核外的L层有3个未成对电子，其原子序数小于O大于C，则Z为N元素；Q的单质常温常压下是气体，原子的M层上有1个未成对的p电子，则M为Cl元素；R的核电荷数是Y与Q的核电荷数之和，则R的核电荷数=7+17=24，为Cr元素；E的N能层上只有一个电子，K、L、M层均排满电子，其核外电子数为2+8+18+1=29，为Cu元素，
（1）Y为N元素，其原子序数为7，最外层5个电子，为2s²2p³，为2s和2p电子，且2p轨道中应为3个单电子，价电子轨道排布式为：；
X为C元素，C的一种氢化物相对分子质量为26，该化合物为乙炔，乙炔分子中含有3个σ键、2个π键，其分子中的σ键与π键的键数之比为3：2，
故答案为：； 3：2；
 （2）同周期随原子序数增大，元素第一电离能呈增大强酸，但氮元素原子2p能级容纳3个电子，为半满稳定状态，能量较低，第一电离能高于同周期相邻元素，故第一电离能：N＞O＞C，
故答案为：N＞O＞C；
（3）X、Z元素分别与氢元素形成的最简单化合物分别为CH₄、H₂O，由于水分子间可以形成氢键，使沸点升高，导致水的沸点较高，
故答案为：H₂O； 水分子间可以形成氢键，使沸点升高；
（4）根据等电子体原理，可知化合物CO与N₂互为等电子体，氮气分子的结构式为N≡N，则CO的结构式是C≡O，
故答案为：C≡O； 
（5）RCl₃•6H₂O为CrCl₃•6H₂O，根据题意知，氯化铬（CrCl₃•6H₂O）和氯化银的物质的量之比是1：2，根据氯离子守恒知，则CrCl₃•6H₂O化学式中含有2个氯离子为外界离子，剩余的1个氯离子是配原子，所以氯化铬（CrCl₃•6H₂O）的化学式可能为[Cr（H₂O）₅Cl]Cl₂•H₂O，
故答案为：B；
（6）ESO₄为CuSO₄，向含少量CuSO₄的水溶液中逐滴滴入氨水，生成氢氧化铜蓝色沉淀，反应的离子方程式为：Cu²⁺+2NH₃•H₂O=Cu（OH）₂↓+2NH₄⁺；
继续滴加氨水至过量，沉淀溶解生成=[Cu（NH₃）₄]²⁺，得到天蓝色溶液，反应的离子方程式为：Cu（OH）₂+4NH₃=[Cu（NH₃）₄]²⁺+2OH^-，
故答案为：Cu²⁺+2NH₃•H₂O=Cu（OH）₂↓+2NH₄⁺； Cu（OH）₂+4NH₃=[Cu（NH₃）₄]²⁺+2OH^-；
（7）E为Cu，根据图乙可知，晶胞中Cu原子数目为：8×$\frac{1}{8}$+6×$\frac{1}{2}$=4，晶胞质量为：4×$\frac{M}{{N}_{A}}$g，Cu的原子半径为d cm，则晶胞棱长为：4d cm×$\frac{\sqrt{2}}{2}$=2$\sqrt{2}$d cm，故Cu晶胞的密度ρ=$\frac{m}{V}$=$\frac{\frac{4M}{{N}_{A}}g}{（2\sqrt{2}d\\;cm）^{3}}$=$\frac{M}{4\sqrt{2}{d}^{3}{N}_{A}}$g．cm^-3，
故答案为：$\frac{M}{4\sqrt{2}{d}^{3}{N}_{A}}$．

点评 本题考查较为综合，涉及晶胞计算、配合物、原子结构与元素周期律应用等知识，题目难度较大，推断元素为解答关键，注意掌握均摊法在晶胞计算中的应用，试题培养了学生的分析、理解能力及逻辑推理能力．