题目内容

【题目】1911年,科学家发现汞在4.2K以下时电阻突然趋近于零——即低温超导性。1986年,科学家又发现了Nb3Ge在23K下具有超导性。1987年2月,赵忠贤及合作者独立发现了在液氮温区(沸点77 K)的高温超导体,其晶胞如图所示,元素组成为Ba-Y-Cu-O(临界温度93 K),推动了国际高温超导研究。赵忠贤院士获得2016年度国家最高科学技术奖。

回答下列问题:

(1)铌Nb位于第五周期,Nb的外围电子排布式为4d45s1,Nb位于_______族。

(2)下列关于Ge元素叙述正确的是______(从下列选项中选择)。

A.Ge晶体属于准金属,且为原子晶体 B.Ge属于p区的过渡金属

C.Ge的第一电离能比As、Se均要小 D.Ge的电负性比C大

(3)Ge(CH3)2Cl2分子的中心原子Ge的杂化方式是______________。

(4)NH3也常作致冷剂,其键角_______(填“大于”或“小于”)109°28′,主要原因是___________________________________________________________________________。

(5)图示材料的理想化学式(无空位时)为___________________,若Y(钇)元素的化合价为+3,则Cu的平均化合价为__________。

【答案】ⅤB AC sp3 小于 氨气分子中N原子形成3个N-H键,含有1对孤电子对,中心N原子采取sp3杂化,其分子构型为三角锥形 Ba2YCu3O9 +

【解析】

(1)铌Nb位于第五周期,Nb的外围电子排布式为4d45s1,在周期表的ds区,结合外围电子排布式分析判断;

(2)Ge处于第四周期第IVA族,处于金属与非金属交界处,具有一定的金属性与非金属性;

(3)Ge原子最外层电子全部参与成键,没有孤电子对,形成4个σ键;

(4)氨气分子中N原子形成3个N-H键,含有1对孤电子对,根据分子构型分析判断;

(5)均摊法计算结构单元中各原子数目,确定化学式,结合化合价规则确定Cu的平均化合价。

(1)铌Nb位于第五周期,Nb的外围电子排布式为4d45s1,在周期表的ds区,4d上有4个电子,5s上有一个电子,在ⅤB族;

(2)Ge处于第四周期第IVA族,属于p区元素,处于金属与非金属交界处,具有一定的金属性与非金属性,属于类金属、准金属;

A.Ge处于第四周期第IVA族,处于金属与非金属交界处,Ge晶体属于准金属,且为原子晶体,故A正确;

B.Ge属于p区,但不是过渡金属,故B错误;

C.同周期元素从左至右第一电离能逐渐增大,As的4p能级上含有3个电子,为半充满稳定状态,第一电离能较高,则第一电离能比As>Se>Ge,故C正确;

D.同主族从上到下非金属性减弱,电负性减弱,则Ge的电负性比C小,故D错误;

答案选AC;

(3)Ge原子最外层电子全部参与成键,没有孤电子对,形成4个σ键,杂化轨道数目为4,Ge原子采取sp3杂化;

(4)NH3也常作致冷剂,氨气分子中N原子形成3个N-H键,含有1对孤电子对,中心N原子采取sp3杂化,其分子构型为三角锥形,其键角小于109°28′;

(5)Ba、Y处于结构单元内部,结构单元中Ba原子数目=2、Y原子数目=1,Cu原子处于结构单元的顶点、棱上,Cu原子数目=8×+8×=3,O原子处于棱上、面上,O原子数目=20×+8×=9,故化学式为:Ba2YCu3O9,设Cu的平均化合价为a,则3a+2×(+2)+3+9×(2)=0,解得a=+。

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