Question

17．X、Y、Z、Q、R、T分別代表原子序數(shù)依次增大的短周期元素．X、Y、Z同周期且相鄰，都是蛋白質的組成元素；X、T同族，Q與R原子的最外層電子數(shù)之和與T原子的最外層電子數(shù)相等．U是d區(qū)元素，U²⁺的核外最高能級有2對成對電子，M為第四周期ds區(qū)元素，且有未成對電子．請回答下列問題：
（1）Q原子的核外電子排布式為1s²2s²2p⁶3s¹．
（2）XZ₂的分子中σ鍵與π鍵數(shù)目之比為1：1，YZ₂^-離子的VSEPR模型名稱是平面三角形．
（3）Q、R、T的單質形成的晶體中，熔點由高到低的順序是Si＞Al＞Na（填化學式），既能與強酸反應，又能與強堿反應的物質晶體類型是金屬晶體．
（4）通常情況下，U²⁺的溶液很穩(wěn)定，它與YH₃形成的配位數(shù)為6的配離子卻不穩(wěn)定，在空氣中易被氧化為[U（YH₃）₆]³⁺，該反應的離子方程式是4[Co（NH₃）₆]²⁺+O₂+2H₂O═4[Co（NH₃）₆]³⁺+4OH^-．
（5）已知高溫下MZ→M₂Z+Z₂，從M原子價層電子結構變化角度來看，能生成M₂Z的原因是CuO中銅的價電子排布式為3d⁹，Cu₂O中Cu的價電子排布式為3d¹⁰，后者處于全滿穩(wěn)定狀態(tài)，前者不是，故高溫時能生成Cu₂O；．
（6）應用劃痕法將棱錐形金剛鉆針刻劃所試礦物的表面而發(fā)生劃痕，表示礦物硬度的一種標準稱為莫氏硬度，用測得的劃痕的深度分十級來表示硬度，金剛石硬度為10，XT的硬度為9.5，其晶胞結構與金剛石相似；其體心為T，其它為X，則在晶體中，每個X原子周圍最近的X原子數(shù)目為12個；若晶胞的邊長為apm，則XT的密度表達式為$\frac{4×40}{（a×1{0}^{-10}）^{3}×{N}_{A}}$g/cm³．

Answer 1

分析 X、Y、Z、Q、R、T分別代表原子序數(shù)依次增大的短周期元素．X、Y、Z同周期且相鄰，都是蛋白質的組成元素，則X為C、Y為N、Z為O；X、T同族，則T為Si；Q與R原子的最外層電子數(shù)之和與T原子的最外層電子數(shù)相等，則Q、R原子最外層電子數(shù)之和為4，二者原子序數(shù)大于氧、小于Si，可推知Q為Na、R為Al；U是d區(qū)元素，U²⁺的核外最高能級有2對成對電子，原子外圍電子排布為3d⁷4s²，故U為Co；M為第四周期ds區(qū)元素，且有未成對電子．則M為Cu．
（1）Q為Na，原子核外電子數(shù)為11，根據(jù)能量最低原理書寫核外電子排布式；
（2）CO₂分子結構式為O=C=O，雙鍵中含有1個σ鍵、1個π鍵；NO₂^-離子中N原子價層電子對數(shù)為2+$\frac{5+1-2×2}{2}$=3；
（3）Si單質為原子晶體，Al、Na單質為金屬晶體，Si單質熔點最高，對于金屬晶體，離子電荷越大、離子半徑越小，金屬鍵更強，熔點更高；既能與強酸反應，又能與強堿反應的是Al；
（4）通常情況下，Co²⁺的溶液很穩(wěn)定，它與NH₃形成的配位數(shù)為6的配離子卻不穩(wěn)定，在空氣中易被氧化為[Co（NH₃）₆]³⁺，結合電荷守恒、原子守恒配平
（5）Cu₂O中Cu的價電子排布式為3d¹⁰，處于全滿穩(wěn)定狀態(tài)；
（6）表示礦物硬度的一種標準稱為莫氏硬度；金剛石硬度為10，CSi的硬度為9.5，其晶胞結構與金剛石相似，屬于原子晶體，其體心為Si，其它為碳，以頂點碳原子研究，與之最近的碳原子處于面心，每個頂點為8個晶胞共用，每個面心為2個晶胞共用；
結合晶胞中含有原子數(shù)目表示出晶胞質量，再根據(jù)ρ=$\frac{m}{V}$計算晶體密度．

解答 解：X、Y、Z、Q、R、T分別代表原子序數(shù)依次增大的短周期元素．X、Y、Z同周期且相鄰，都是蛋白質的組成元素，則X為C、Y為N、Z為O；X、T同族，則T為Si；Q與R原子的最外層電子數(shù)之和與T原子的最外層電子數(shù)相等，則Q、R原子最外層電子數(shù)之和為4，二者原子序數(shù)大于氧、小于Si，可推知Q為Na、R為Al；U是d區(qū)元素，U²⁺的核外最高能級有2對成對電子，原子外圍電子排布為3d⁷4s²，故U為Co；M為第四周期ds區(qū)元素，且有未成對電子．則M為Cu．
（1）Q為Na，原子的核外電子排布式為1s²2s²2p⁶3s¹，故答案為：1s²2s²2p⁶3s¹；
（2）CO₂分子結構式為O=C=O，雙鍵中含有1個σ鍵、1個π鍵，故分子中σ鍵與π鍵數(shù)目之比為1：1，NO₂^-離子中N原子價層電子對數(shù)為2+$\frac{5+1-2×2}{2}$=3，VSEPR模型為平面三角形，
故答案為：1：1；平面三角形；
（3）Si單質為原子晶體，Al、Na單質為金屬晶體，Si單質熔點最高，由于鋁離子半徑小于鈉離子半徑，鋁離子所帶電荷更多，故金屬鋁中金屬鍵更強，則Al的熔點高于鈉的，故熔點由高到低的順序是：Si＞Al＞Na，既能與強酸反應，又能與強堿反應的是Al，屬于金屬晶體，
故答案為：Si＞Al＞Na；金屬晶體；
（4）通常情況下，Co²⁺的溶液很穩(wěn)定，它與NH₃形成的配位數(shù)為6的配離子卻不穩(wěn)定，在空氣中易被氧化為[Co（NH₃）₆]³⁺，該反應的離子方程式是：4[Co（NH₃）₆]²⁺+O₂+2H₂O═4[Co（NH₃）₆]³⁺+4OH^-，
故答案為：4[Co（NH₃）₆]²⁺+O₂+2H₂O═4[Co（NH₃）₆]³⁺+4OH^-；
（5）CuO中銅的價電子排布式為3d⁹，Cu₂O中Cu的價電子排布式為3d¹⁰，后者處于全滿穩(wěn)定狀態(tài)，前者不是，故高溫時能生成Cu₂O，
故答案為：CuO中銅的價電子排布式為3d⁹，Cu₂O中Cu的價電子排布式為3d¹⁰，后者處于全滿穩(wěn)定狀態(tài)，前者不是，故高溫時能生成Cu₂O；
（6）應用劃痕法將棱錐形金剛鉆針刻劃所試礦物的表面而發(fā)生劃痕，表示礦物硬度的一種標準稱為莫氏硬度，金剛石硬度為10，CSi的硬度為9.5，其晶胞結構與金剛石相似，屬于原子晶體；其體心為Si，其它為碳，以頂點碳原子研究，與之最近的碳原子處于面心，每個頂點為8個晶胞共用．每個面心為2個晶胞共用，故在晶體中每個X原子周圍最近的X原子數(shù)目為$\frac{8×3}{2}$=12個；晶胞中含有4個Si原子、4個C原子，晶胞質量為4×$\frac{40}{{N}_{A}}$g，若晶胞的邊長為apm，則XT的密度表達式為4×$\frac{40}{{N}_{A}}$g÷（a×10^-10  cm）³=$\frac{4×40}{（a×1{0}^{-10}）^{3}×{N}_{A}}$g/cm³，
故答案為：莫氏硬度；12；$\frac{4×40}{（a×1{0}^{-10}）^{3}×{N}_{A}}$．

點評 本題是對物質結構與性質的考查，涉及核外電子排布、化學鍵、價層電子對互斥理論、晶體類型與性質、配合物、晶胞計算等，（6）中注意識記中學常見晶胞結構．