Question

9．已知：A、D、E、G、J、L、M七种元素的原子序数依次增大．A在所有元素中原子半径最小；D原子核外电子有6种不同运动状态；G与E、J均相邻；A、G、J三种元素的原子序数之和为25；J^2-和L⁺有相同的核外电子排布；M的质子数是25．请回答下列问题：
（1）元素M的基态原子外围电子排布式为3d⁵4s²；D、E、G三种元素分别形成最简单氢化物的沸点最高的是H₂O（用化学式表示）．
（2）由上述元素中的两种元素组成的一种阴离子与G的一种同素异形体分子互为等电子体，该阴离子的化学式为NO₂^-．
（3）由上述元素组成的属于非极性分子且VSEPR为直线形的微粒的电子式为、．
（4）R是由4个E原子组成的一种不稳定的单质分子．R分子中E原子杂化方式为sp³，则R分子的空间构型为正四面体．
（5）将A₂G₂的溶液滴加到M的一种常见氧化物上，会产生G的一种单质，该过程的化学方程式为2H₂O$\frac{\underline{\;MnO_2\;}}{\;}$2H₂O+O₂↑．
（6）上述元素中电负性最大的元素和第一电离能最小的元素形成的某化合物Q的晶胞如图所示，化合物Q与氧化钙相比，晶格能较小的是K₂O（填化学式）．若已知该化合物晶胞的边长为a cm，则该化合物的密度为$\frac{4×94}{NA•a3}$ g•cm^-3 （只列出算式，不必算出数值，阿伏加德罗常数的值为N_A）．

Answer 1

分析 A、D、E、G、J、L、M七种元素．它们的原子序数依次增大，A在所有元素中原子半径最小，则A是H元素；
D原子核外电子有6种不同运动状态，则D为C元素；
G与E、J均相邻，A、G、J三种元素的原子序数之和为25，A的原子序数是1，所以G和J的原子序数之和为24，其平均原子序数为12，所以G原子序数小于12、J原子序数大于12，J能形成负二价阴离子，所以J为S元素，则G原子序数为8，为O元素；
E原子序数大于D而小于G，所以E是N元素；
J^2-和L⁺有相同的核外电子排布，则L是K元素；
M的质子数是25，则M为Mn元素，由此分析解答．

解答 解：（1）则M为Mn元素，其外围电子为其最外层电子，根据构造原理知元素Mn的基态原子外围电子排布式为3d⁵4s²；甲烷、氨气和水，水的沸点最高，故答案为：3d⁵4s²；H₂O；
（2）G为氧元素，由氧元素组成的单质有氧气和臭氧，与臭氧分子互为等电子体且属于上述元素的阴离子有NO₂^-，故答案为：NO₂^-；
（3）乙炔和二氧化碳都是直线型非极性分子，其电子式为、，故答案为：、；
（4）R是由4个E元素组成的一种不稳定的多原子单质分子，R分子中E原子杂化方式为sp³，则该分子为正四面体结构，其结构和白磷分子相似，故答案为：正四面体；
（5）将A₂G₂的溶液滴加到M的一种常见氧化物上，会产生G的一种单质，是过氧化氢在二氧化锰做催化剂的作用下分解产生氧气，方程式为：2H₂O$\frac{\underline{\;MnO_2\;}}{\;}$2H₂O+O₂↑，故答案为：2H₂O$\frac{\underline{\;MnO_2\;}}{\;}$2H₂O+O₂↑；
（6）电负性最大的元素是O元素，第一电离能最小的元素是K元素，二者生成化合物K₂O，离子晶体中晶格能与电荷成正比、与离子半径成正比，钙离子电荷数大于钾离子、半径小于钾离子，所以晶格能较小的是K₂O；该晶胞中白色球个数=8×$\frac{1}{8}$+6×$\frac{1}{2}$=4，黑色球个数=8，所以黑色和白色球个数之比为2：1，其化学式为K₂O，所以白色球表示氧离子、黑色球表示钾离子，晶胞的边长为a×10^-10cm，晶胞体积=（a×10^-10cm）³，密度ρ=$\frac{m}{V}$=$\frac{\frac{M}{{N}_{A}}×4}{V}$=$\frac{\frac{94×4}{{N}_{A}}}{（a×1{0}^{-10}）3}$g•cm^-3=$\frac{\frac{94×4}{{N}_{A}}}{{a}^{3}}$g•cm^-3=$\frac{4×94}{NA•a3}$g•cm^-3，故答案为：K₂O； $\frac{4×94}{NA•a3}$．

点评 本题考查物质结构和性质，涉及晶胞计算、晶格能、原电池原理等电子体等知识点，同时考查学生分析问题、解决问题能力，利用基本概念、基本理论解答即可，注意（4）中分子结构特点，知道4个N原子位置关系，为易错点．