Question

14．A、B、C、D、E、F是元素周期表中前四周期元素，且原子序数依次增大，其相关信息如下：
①A的周期序数等于其主族序数；
②B、D原子的L层中都有两个未成对电子；
③E元素原子最外层电子排布式为（n+1）Sⁿ（n+1）P^n-1；
④F原子有四个能层，K、L、M全充满，最外层只有一个电子．
试回答下列问题：
（1）基态E原子中，电子占据的最高能层符号为M，F的价层电子排布式为3d¹⁰4s¹．
（2）B、C、D的电负性由大到小的顺序为O＞N＞C（用元素符号填写），C与A形成的分子CA₃的VSEPR模型为正四面体．
（3）B和D分别与A形成的化合物的稳定性：BA₄小于A₂D，原因是H₂O中共价键的键能高于CH₄中共价键的键能或非金属性O大于C，气态氢化物的稳定性H₂O大于CH₄．
（4）以E、F的单质为电极，组成如图1所示的装置，E极的电极反应式为Al-3e^-+4OH^-=AlO₂^-+2H₂O．
（5）向盛有F的硫酸盐FSO₄的试管里逐滴加入氨水，首先出现蓝色沉淀，继续滴加氨水，蓝色沉淀溶解，得到深蓝色溶液，再向深蓝色透明溶液中加入乙醇，析出深蓝色晶体．蓝色沉淀溶解的离子方程式为Cu（OH）₂+4NH₃=[Cu（NH₃）₄]²⁺+2OH^-或Cu（OH）₂+4NH₃?H₂O=[Cu（NH₃）₄]²⁺+2OH^-+4H₂O．
（6）F的晶胞结构（面心立方）如图2所示：已知两个最近的F的距离为acm，F的密度为$\frac{\sqrt{2}M}{2{N}_{A}{a}^{3}}$g/cm³（阿伏加德罗常数用N_A表示，F的相对原子质量用M表示）

Answer 1

分析 ①A的周期序数等于其主族序数，则A为H元素；
②B、D原子的L层中都有两个未成对电子，且B原子序数小于D，则B是C、D是O，则C是N元素；
③E元素原子最外层电子排布式为（n+1）Sⁿ（n+1）P^n-1，n=2，则E为Al元素；
④F原子有四个能层，K、L、M全充满，最外层只有一个电子，则F为Cu元素；
（1）E是Al元素，最高的能层是第三电子层；F是Cu元素，其原子核外3d、4s电子为其价电子；
（2）B、C、D分别是C、N、O元素，同一周期元素，元素电负性随着原子序数增大而增大；
N与H形成的分子NH₃，根据价层电子对互斥理论判断氨气的VSEPR构型；
（3）氢化物的稳定性与化学键的键能及非金属的非金属性强弱有关，化学键的键能越大、非金属的非金属性越强，其氢化物越稳定；
（4）Al、Cu和NaOH溶液构成的原电池中，Al易失电子作负极、Cu作正极；
（5）一水合氨和硫酸铜反应生成Cu（OH）₂沉淀，氢氧化铜能和氨气反应生成铜铵络离子而使氢氧化铜溶解；
（6）该晶胞中Cu原子个数=8×$\frac{1}{8}$+6×$\frac{1}{2}$=4，每个面中心上的原子到顶点的原子距离最小，两个最近的F的距离为acm，则晶胞的棱长=$\sqrt{2}$acm，晶体密度=$\frac{\frac{M}{{N}_{A}}×4}{V}$．

解答 解：①A的周期序数等于其主族序数，则A为H元素；
②B、D原子的L层中都有两个未成对电子，且B原子序数小于D，则B是C、D是O，则C是N元素；
③E元素原子最外层电子排布式为（n+1）Sⁿ（n+1）P^n-1，n=2，则E为Al元素；
④F原子有四个能层，K、L、M全充满，最外层只有一个电子，则F为Cu元素；
（1）E是Al元素，最高的能层是第三电子层，为M层；F是Cu元素，其原子核外3d、4s电子为其价电子，所以其价电子排布式为3d¹⁰4s¹，
故答案为：M；3d¹⁰4s¹；
（2）B、C、D分别是C、N、O元素，同一周期元素，元素电负性随着原子序数增大而增大，所以这三种元素电负性大小顺序是O＞N＞C；
N与H形成的分子NH₃，氨气分子中N共用电子对个数是3、孤电子对数是1，所以N原子价层电子对个数是4，其VSEPR模型是正四面体结构，
故答案为：O＞N＞C；正四面体；
（3）氢化物的稳定性与化学键的键能及非金属的非金属性强弱有关，化学键的键能越大、非金属的非金属性越强，其氢化物越稳定，H₂O中共价键的键能高于CH₄中共价键的键能或非金属性O大于C，气态氢化物的稳定性H₂O大于CH₄，
故答案为：H₂O中共价键的键能高于CH₄中共价键的键能或非金属性O大于C，气态氢化物的稳定性H₂O大于CH₄；
（4）Al、Cu和NaOH溶液构成的原电池中，Al易失电子作负极、Cu作正极，负极上Al失电子和氢氧根离子反应生成偏铝酸根离子和水，电极反应式为Al-3e^-+4OH^-=AlO₂^-+2H₂O，
故答案为：Al-3e^-+4OH^-=AlO₂^-+2H₂O；
（5）一水合氨和硫酸铜反应生成Cu（OH）₂沉淀，氢氧化铜能和氨气反应生成铜铵络离子而使氢氧化铜溶解，则蓝色沉淀溶解离子方程式为Cu（OH）₂+4NH₃=[Cu（NH₃）₄]²⁺+2OH^-或Cu（OH）₂+4NH₃?H₂O=[Cu（NH₃）₄]²⁺+2OH^-+4H₂O，
故答案为：Cu（OH）₂+4NH₃=[Cu（NH₃）₄]²⁺+2OH^-或Cu（OH）₂+4NH₃?H₂O=[Cu（NH₃）₄]²⁺+2OH^-+4H₂O；
（6）该晶胞中Cu原子个数=8×$\frac{1}{8}$+6×$\frac{1}{2}$=4，每个面中心上的原子到顶点的原子距离最小，两个最近的F的距离为acm，则晶胞的棱长=$\sqrt{2}$acm，晶体密度=$\frac{\frac{M}{{N}_{A}}×4}{V}$=$\frac{\frac{M}{{N}_{A}}×4}{（\sqrt{2}a）^{3}}$g/cm³=$\frac{\sqrt{2}M}{2{N}_{A}{a}^{3}}$g/cm³，
故答案为：$\frac{\sqrt{2}M}{2{N}_{A}{a}^{3}}$．

点评 本题考查物质结构和性质，涉及晶胞计算、配合物、元素周期律、原电池原理等知识点，综合性较强，明确物质结构、化学反应原理、元素周期律等知识点是解本题关键，注意（6）中哪两个原子距离最近是解答该小题的关键，题目难度中等．