题目内容

15.已知X、Y和Z三种元素的原子序数之和等于42.X元素原子的4p轨道上有3个未成对电子,Y元素原子的最外层2p轨道上有2个未成对电子.X跟Y可形成化合物X2Y3,Z元素可以形成负一价离子.元素M为第四周期元素,M原子核外最外层只有1个电子,其余各层电子均充满.请回答下列问题:
(1)向MSO4溶液中加入过量NaOH溶液生成离子[M(OH)4]2-.若不考虑空间构型,则[M(OH)4]2-的结构可用示意图表示为;N3-和CO2是等电子体,则N3-的结构式为[N=N=N]-
(2)Y元素原子外围电子排布图为
(3)X与Z可形成化合物XZ3,该化合物的空间构型为三角锥形.
(4)已知由元素X与镓元素组成的化合物A为第三代半导体.已知化合物A的晶胞结构与金刚石相似,其中X原子位于立方体内,镓原子位于立方体顶点和面心,请写出化合物A的化学式GaAs;化合物A可由(CH33Ga和XZ3在700℃下反应制得,反应的化学方程式为(CH33Ga+AsH3$\frac{\underline{\;700℃\;}}{\;}$GaAs+3CH4
(5)已知铝与镓元素位于同一主族,金属铝属立方晶系,其晶胞边长为405pm,密度是2.70g•cm-3,通过计算确定其晶胞的类型面心立方最密堆积(填简单立方堆积、体心立方堆积或面心立方最密堆积);晶胞中距离最近的铝原子可看作是接触的,计算铝的原子半径r(A1)=143.17pm.(计算结果保留小数点后两位;已知:4053≈6.64×107,$\sqrt{2}$=1.414)

分析 X元素原子的4p轨道上有3个未成对电子,X元素原子的核外电子排布式为 1s22s22p63s23p63d104s24p3,处于第四周期第ⅤA族,故X为As元素;Y元素原子的最外层2p轨道上有2个未成对电子,Y的2p轨道上有2个电子或4个电子,所以Y为碳元素或氧元素,X跟Y可形成化合物X2Y3,故Y为氧元素;X、Y和Z三种元素的原子序数之和等于42,则Z的质子数为42-8-33=1,则Z为氢元素,氢原子可以形成负一价离子,符合题意.
(1)[Cu(OH)4]2-的中铜离子与氢氧根离子之间形成配位键,N3-和CO2是等电子体,则N3-中N原子之间形成2对共用电子对;
(2)Y为O元素,原子外围电子排布为2s22p4,结合泡利不相容原理与洪特规则画出外围电子排布图;
(3)X与Z可形成化合物AsH3,空间结构与氨气结构类似;
(4)As与镓元素组成的化合物A的晶胞结构与金刚石相似,其中As原子位于立方体内,镓原子位于立方体顶点和面心,晶胞中Ga原子数目=8×$\frac{1}{8}$+6×$\frac{1}{2}$=4、As原子数目=4,故该化合物化学式为GaAs,由(CH33Ga和AsH3在700℃下反应制得,由原子守恒可知有甲烷生成;
(5)根据密度、晶胞边长计算每个晶胞中含有的铝原子个数,根据铝原子个数判断晶胞类型,进而计算铝原子半径.

解答 解:X元素原子的4p轨道上有3个未成对电子,X元素原子的核外电子排布式为 1s22s22p63s23p63d104s24p3,处于第四周期第ⅤA族,故X为As元素;Y元素原子的最外层2p轨道上有2个未成对电子,Y的2p轨道上有2个电子或4个电子,所以Y为碳元素或氧元素,X跟Y可形成化合物X2Y3,故Y为氧元素;X、Y和Z三种元素的原子序数之和等于42,则Z的质子数为42-8-33=1,则Z为氢元素,氢原子可以形成负一价离子,符合题意.
(1)[Cu(OH)4]2-的中铜离子与氢氧根离子之间形成配位键,其结构可用示意图表示,N3-和CO2是等电子体,则N3-中N原子之间形成2对共用电子对,故其结构式为[N=N=N]-
故答案为:;[N=N=N]-
(2)Y为O元素,原子外围电子排布为2s22p4,外围电子排布图为
故答案为:
(3)X与Z可形成化合物AsH3,与氨气结构类似,该化合物的空间构型为三角锥形,故答案为:三角锥形;
(4)金刚石的晶胞结构为,As与镓元素组成的化合物A的晶胞结构与金刚石相似,其中As原子位于立方体内,镓原子位于立方体顶点和面心,晶胞中Ga原子数目=8×$\frac{1}{8}$+6×$\frac{1}{2}$=4、As原子数目=4,故该化合物化学式为GaAs,由(CH33Ga和AsH3在700℃下反应制得,由原子守恒可知有甲烷生成,反应的化学方程式为:(CH33Ga+AsH3$\frac{\underline{\;700℃\;}}{\;}$GaAs+3CH4
故答案为:GaAs;(CH33Ga+AsH3$\frac{\underline{\;700℃\;}}{\;}$GaAs+3CH4
(5)晶胞质量为2.70g•cm-3×(405×10-10cm)3,晶胞中Al原子数目为N(Al),则N(Al)×$\frac{27}{6.02×1{0}^{23}}$g=2.70g•cm-3×(405×10-10cm)3,解得N(Al)=4,该晶胞的每个顶点上和每个面上都含有一个Al原子,为面心立方晶胞;
面心立方晶胞中,每个面的对角线上三个原子紧挨着,所以对角线长度=$\sqrt{2}$×405pm,对角线为四个Al原子半径之和,所以每个铝原子半径=$\frac{1}{4}$×$\sqrt{2}$×405pm=143.17pm,
故答案为:面心立方最密堆积;143.17.

点评 本题是对物质结构的考查,涉及配合物、核外电子排布、分子构型、等电子体、晶胞有关计算等,晶胞的计算为难点、易错点,需要学生熟练掌握常见晶胞结构、具有一定的空间想象与数学计算能力.

练习册系列答案
相关题目

违法和不良信息举报电话:027-86699610 举报邮箱:58377363@163.com

精英家教网