Question

16．下表为元素周期表中第四周期的部分元素（从左到右按原子序数递增排列），根据要求回答下列各小题：

K

Ca

Sc

Ti

V

Cr

Mn

Fe

Co

Ni

Cu

Zn

Ga

Ge

（1）在以上元素的基态原子的电子排布中4s轨道上只有1个电子的元素有K、Cr、Cu（填元素符号）．
（2）根据元素原子的外围电子排布的特征，可将元素周期表分成五个区域：s区、p区、d区、ds区和f区，以上十二种元素分别属于s区、d区和ds区，则属于s区的元素有2种，属于d区的元素有8种．
（3）试比较：第一电离能I₁（Ga）＜I₁（Ge）（填“＞”、“＜”或“=”）．
（4）钇钡铜氧是一种新型节能高温超导体，其晶胞结构如图所示，研究发现，此高温超导体中的Cu元素有两种价态，分别为+2价和+3价，Y元素的化合价为+3价，Ba元素的化合价为+2价．
①该物质的化学式为：YCu₃Ba₂O₇．
②该物质中Cu²⁺与Cu³⁺的原子个数比为：2：1．

Answer 1

分析 （1）基态原子的电子排布中4s轨道上只有1个电子的元素为：3d轨道上没有电子但4s轨道上有一个电子的元素、3d轨道上有5个电子且4s轨道上有1个电子的元素、3d轨道上有10个电子且4s轨道上有1个电子的元素；
（2）s区的元素为第IA、IIA族元素；d区的元素为除了第IB、IIB族元素外的过渡元素；
（3）同周期元素从左到右第一电离能逐渐增大；
（4）①根据均摊法计算出晶胞中含有Y原子个数，再确定化学式；
②利用化合物中元素化合价代数和为零求得离子个数比．

解答 解：（1）3d轨道上没有电子但4s轨道上有一个电子的元素为K，3d轨道上有5个电子且4s轨道上有1个电子的元素为Cr，3d轨道上有10个电子且4s轨道上有1个电子的元素为Cu；
故答案为：K、Cr、Cu；
（2）s区的元素为第IA、IIA族元素，所以该周期表中属于s区的元素有：K、Ca，共2种；
d区的元素为除了第IB、IIB族元素外的过渡元素，该周期表中有Sc、Ti、V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni，共8种元素；
故答案为：2；8；
（3）同周期元素从左到右第一电离能逐渐增大，则第一电离能：Ga＜Ge，
故答案为：＜；
（4）①根据均摊法结合晶胞结构图可知晶胞中含有Y原子个数为1，含有Cu原子个数为：8×$\frac{1}{8}$+8×$\frac{1}{4}$=3，含有Ba原子个数为2，含有O原子个数为：12×$\frac{1}{4}$+8×$\frac{1}{2}$=7，所以化学式为：YCu₃Ba₂O₇，
故答案为：YCu₃Ba₂O₇；
（2）设该物质中+2价的Cu离子个数为x、+3价的Cu离子个数为y，根据化合物中元素化合价代数和为零可知：+3+2x+3y+2×2-2×7=0，且x+y=3，解得：x=2，y=1，所以+2价和+3价的Cu离子个数比为2：1，
故答案为：2：1．

点评 本题考查了晶胞计算、元素周期表和元素周期律的综合应用，题目难度中等，熟练掌握元素周期律内容、元素周期表结构为解答关键，注意明确均摊法晶胞计算中的应用方法．