Question

17．E、G、M、Q、T是五種原子序數(shù)依次增大的前四周期元素．E、G、M是位于p區(qū)的同一周期的元素，M的價層電子排布為ns²np²ⁿ，E與M原子核外的未成對電子數(shù)相等；QM₂與GM₂^-具有相等的價電子總數(shù)；T為過渡元素，其原子核外沒有未成對電子．請回答下列問題：
（1）T元素原子的價電子排布式是3d¹⁰4s²．
（2）E、G、M三種元素的第一電離能由大到小的順序為N＞O＞C（用元素符號表示），其原因為同周期隨原子序數(shù)增大，第一電離能呈增大趨勢，但N原子2P能級為半滿穩(wěn)定狀態(tài)，能量較低，第一電離能大于氧的．
（3）E、G、M的最簡單氫化物中，鍵角由大到小的順序為CH₄＞NH₃＞H₂O（用分子式表示），
其中G的最簡單氫化物的分子立體構(gòu)型名稱為三角錐形，M的最簡單氫化物的分子中中心原子的雜化類型為sp³．M和Q的最簡單氫化物的沸點大小順序為H₂O＞H₂S（寫化學(xué)式）．
（4）EM、CM⁺、G₂互為等電子體，EM的結(jié)構(gòu)式為（若有配位鍵，請用“→”表示）．E、M電負性相差1.0，由此可以判斷EM應(yīng)該為極性較強的分子，但實際上EM分子的極性極弱，請解釋其原因：從電負性分析，CO中的共用電子對偏向氧原子，但分子中形成配位鍵的電子對是由氧原子單方面提供的，抵消了共用電子對偏向O而產(chǎn)生的極性
．
（5）TQ在熒光體、光導(dǎo)體材料、涂料、顏料等行業(yè)中應(yīng)用廣泛．立方TQ晶體結(jié)構(gòu)如右圖所示，該晶體的密度為pg•cm^-3．如果TQ的摩爾質(zhì)量為Mg．mol^-1，阿伏加德羅常數(shù)為N_Amol^-1，則a、b之間的距離為$\frac{\sqrt{3}}{4}$×$\root{3}{\frac{4M}{ρ{N}_{A}}}$cm．

Answer 1

分析 E、G、M、Q、T是五種原子序數(shù)依次增大的前四周期元素，E、G、M是位于P區(qū)的同一周期的元素，M的價層電子排布為nsⁿnp²ⁿ，s能級最多排列2個電子，則n=2，所以M價層電子排布式為2s²2p⁴，為O元素；E與M原子核外的未成對電子數(shù)相等，則E是C元素，G為N元素；QO₂與NO₂^-為等電子體，則Q為S元素；T為過渡元素，其原子核外沒有未成對電子，則T為Zn元素；
（1）T為Zn元素，原子核外電子數(shù)為30，根據(jù)構(gòu)造原理書寫該原子價電子排布式；
（2）同周期隨原子序數(shù)增大，第一電離能呈增大趨勢，但N原子2P能級為半滿穩(wěn)定狀態(tài)，能量較低，第一電離能大于同周期相鄰元素的；
（3）E、G、M的最簡單氫化物分別CH₄、NH₃、H₂O，根據(jù)孤對電子之間排斥力＞孤對電子與成鍵電子對之間排斥力＞成鍵電子對之間排斥力，可以判斷鍵角大��；氨氣分子為三角錐形；水分子中O原子價層電子對個數(shù)是4，雜化軌道數(shù)目為4；水分子之間存在氫鍵，而硫化氫分子之間為范德華力，水的沸點較高；
（4）CO、NO⁺、N₂互為等電子體，等電子體結(jié)構(gòu)相似；
C、O電負性相差1.0，由此可以判斷CO應(yīng)該為極性較強的分子，但實際上CO分子的極性極弱，根據(jù)電子對的偏向分析解答；
（5）ZnS晶體結(jié)構(gòu)如圖所示，該晶胞中黑色球個數(shù)是4、白色球個數(shù)=8×$\frac{1}{8}$+6×$\frac{1}{2}$=4，晶胞質(zhì)量為$\frac{4M}{{N}_{A}}$g，根據(jù)V=$\frac{m}{ρ}$計算晶胞體積，再計算晶胞棱長，ab之間距離為該晶胞體對角線長的$\frac{1}{4}$．

解答 解：E、G、M、Q、T是五種原子序數(shù)依次增大的前四周期元素，E、G、M是位于P區(qū)的同一周期的元素，M的價層電子排布為nsⁿnp²ⁿ，s能級最多排列2個電子，則n=2，所以M價層電子排布式為2s²2p⁴，為O元素；E與M原子核外的未成對電子數(shù)相等，則E是C元素，G為N元素；QO₂與NO₂^-為等電子體，則Q為S元素；T為過渡元素，其原子核外沒有未成對電子，則T為Zn元素．
（1）T為過渡元素，其原子核外沒有未成對電子，則T為Zn元素，根據(jù)構(gòu)造原理，該原子價電子排布式為3d¹⁰4s²，故答案為：3d¹⁰4s²；
（2）同周期隨原子序數(shù)增大，第一電離能呈增大趨勢，但N原子2P能級為半滿穩(wěn)定狀態(tài)，能量較低，第一電離能大于氧的，故第一電離能：N＞O＞C，
故答案為：N＞O＞C；同周期隨原子序數(shù)增大，第一電離能呈增大趨勢，但N原子2P能級為半滿穩(wěn)定狀態(tài)，能量較低，第一電離能大于氧的；
（3）E、G、M的最簡單氫化物分別CH₄、NH₃、H₂O，甲烷中碳原子沒有孤對電子，氨氣中N原子有1對孤對電子，水分子中O原子有2對孤對電子，孤對電子之間排斥力＞孤對電子與成鍵電子對之間排斥力＞成鍵電子對之間排斥力，故鍵角大小順序是CH₄＞NH₃＞H₂O；氨氣分子為三角錐形，水分子中O原子價層電子對個數(shù)是4采取sp³雜化，水分子之間存在氫鍵，而硫化氫分子之間為范德華力，故沸點H₂O＞H₂S，
所以水分子立體構(gòu)型名稱為V形，
故答案為：CH₄＞NH₃＞H₂O；三角錐形；sp³；H₂O＞H₂S；
（4）CO、NO⁺、N₂互為等電子體，等電子體結(jié)構(gòu)相似，則CO分子結(jié)構(gòu)式為；
C、O電負性相差1.0，由此可以判斷CO應(yīng)該為極性較強的分子，但實際上CO分子的極性極弱，從電負性分析，CO中的共用電子對偏向氧原子，但分子中形成配位鍵的電子對是由氧原子單方面提供的，抵消了共用電子對偏向O而產(chǎn)生的極性，
故答案為：；從電負性分析，CO中的共用電子對偏向氧原子，但分子中形成配位鍵的電子對是由氧原子單方面提供的，抵消了共用電子對偏向O而產(chǎn)生的極性；
（5）ZnS晶體結(jié)構(gòu)如圖所示，$\frac{4M}{{N}_{A}}$晶胞中黑色球個數(shù)是4、白色球個數(shù)=8×$\frac{1}{8}$+6×$\frac{1}{2}$=4，晶胞質(zhì)量為 $\frac{4M}{{N}_{A}}$g，則晶胞V=$\frac{4M}{{N}_{A}}$晶g÷ρg/cm³=$\frac{4M}{ρ{N}_{A}}$cm³，則晶胞棱長=$\root{3}{\frac{4M}{ρ{N}_{A}}}$cm，ab之間距離為該晶胞體對角線長的 $\frac{1}{4}$，故ab之間距離為 $\frac{1}{4}$×$\sqrt{3}$×$\root{3}{\frac{4M}{ρ{N}_{A}}}$cm=$\frac{\sqrt{3}}{4}$×$\root{3}{\frac{4M}{ρ{N}_{A}}}$cm，
故答案為：$\frac{\sqrt{3}}{4}$×$\root{3}{\frac{4M}{ρ{N}_{A}}}$．

點評 本題考查物質(zhì)結(jié)構(gòu)和性質(zhì)，涉及晶胞計算、原子雜化方式判斷、等電子體、原子核外電子排布等知識點，難點是晶胞計算中ab距離與晶胞體對角線長關(guān)系，需要學(xué)生具備一定的空間想象與數(shù)學(xué)計算能力，題目難度較大．