Question

5．现有A、B、C、D、E、F、G、H八种原子序数依次增加的前四周期元素．其中A的最低负价和最高正价代数和为零且A₂常温下为气态，B与其他元素形成化合物种类最多，C与E可形成EC₂和EC₃两种物质，D是短周期最活泼的金属元素，F的一种氧化物可以做白色颜料，G是前四周期未成对电子数最多的元素，E和H的质子数之和等于F和G的质子数之和．回答下列问题：
（1）G的价电子排布图，B在元素周期表的位置第二周期第ⅣA族
（2）DA是目前应用较为广泛的新型无机材料，其电子式为Na⁺[：H]^-
（3）比较C、D、E的常见离子的离子半径大小S^2-＞O^2-＞Na⁺（由大及小）
（4）F可与卤素元素单质反应生成FX₄型化合物，该化合物可发生水解反应，试写出水解反应的化学方程式TiX₄+（x+2）H₂O=TiO₂．xH₂O+4HX
（5）向含G元素的某溶液中滴加盐酸，溶液颜色发生变化，解释其原因存在Cr₂O₇^2-+H₂O?2CrO₄^2-+2H⁺，氢离子浓度增大，平衡向逆反应方向进行，溶液颜色由黄色变成橙黄色
（6）E、H形成某种晶体的晶胞与金刚石晶胞相似．
①E的最高价氧化物的浓溶液与H的单质发生反应的离子方程式是：Zn+2H₂SO₄（浓）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Zn²⁺+SO₂↑+SO₄^2-+2H₂O
②设该晶体的密度为a g/cm³，E原子与最近的H原子距离为b pm，则阿伏伽德罗常数的表示为$\frac{4×97}{（\frac{4\sqrt{3}}{3}b×1{0}^{-10}）^{3}×a}$（列式计算）

Answer 1

分析 现有A、B、C、D、E、F、G、H八种原子序数依次增加的前四周期元素．其中A的最低负价和最高正价代数和为零且A₂常温下为气态，则A为氢元素；B与其他元素形成化合物种类最多，则B为碳元素；C与E可形成EC₂和EC₃两种物质，则C为O元素、E为S元素；D是短周期最活泼的金属元素，则D为Na；G是前四周期未成对电子数最多的元素，应处于第四周期，外围电子排布为3d⁵4s¹，则G为Cr；F的一种氧化物可以做白色颜料，则F为Ti；E和H的质子数之和等于F和G的质子数之和，则H的质子数=22+24-16=30，故H为Zn，据此解答．

解答 解：现有A、B、C、D、E、F、G、H八种原子序数依次增加的前四周期元素．其中A的最低负价和最高正价代数和为零且A₂常温下为气态，则A为氢元素；B与其他元素形成化合物种类最多，则B为碳元素；C与E可形成EC₂和EC₃两种物质，则C为O元素、E为S元素；D是短周期最活泼的金属元素，则D为Na；G是前四周期未成对电子数最多的元素，应处于第四周期，外围电子排布为3d⁵4s¹，则G为Cr；F的一种氧化物可以做白色颜料，则F为Ti；E和H的质子数之和等于F和G的质子数之和，则H的质子数=22+24-16=30，故H为Zn．
（1）G为Cr，外围电子排布为3d⁵4s¹，G的价电子排布图为，B为碳元素，在元素周期表的位置：第二周期第ⅣA族，
故答案为：；第二周期第ⅣA族；
（2）NaH属于离子化合物，其电子式为Na⁺[：H]^-，
故答案为：Na⁺[：H]^-；
（3）电子层结构相同的离子，核电荷数越大离子半径越小，离子电子层越多离子半径越大，故离子半径：S^2-＞O^2-＞Na⁺，
故答案为：S^2-＞O^2-＞Na⁺；
（4）F可与卤素元素单质反应生成TiX₄型化合物，该化合物可发生水解反应，水解反应的化学方程式：TiX₄+（x+2）H₂O=TiO₂．xH₂O+4HX，
故答案为：TiX₄+（x+2）H₂O=TiO₂．xH₂O+4HX；
（5）存在Cr₂O₇^2-+H₂O?2CrO₄^2-+2H⁺，氢离子浓度增大，平衡向逆反应方向进行，溶液颜色由黄色变成橙黄色，
故答案为：存在Cr₂O₇^2-+H₂O?2CrO₄^2-+2H⁺，氢离子浓度增大，平衡向逆反应方向进行，溶液颜色由黄色变成橙黄色；
（6）①E的最高价氧化物的浓溶液为浓硫酸，与Zn单质发生反应的离子方程式是：Zn+2H₂SO₄（浓）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Zn²⁺+SO₂↑+SO₄^2-+2H₂O，
故答案为：Zn+2H₂SO₄（浓）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Zn²⁺+SO₂↑+SO₄^2-+2H₂O；
②金刚石晶胞中4个碳原子位于晶胞内部，面心、顶点均有碳原子，则晶胞中碳原子数目为4+8×$\frac{1}{8}$+6×$\frac{1}{2}$=8，S、Zn形成某种晶体的晶胞与金刚石晶胞相似，则ZnS晶胞中含有4个Zn、4个S原子，晶胞质量为4×$\frac{97}{{N}_{A}}$g，Zn原子与最近的S原子距离为b pm，则晶胞体对角线长度为4b pm，故晶胞棱长为$\frac{\sqrt{3}}{3}$×4b pm，则晶胞体积为（$\frac{\sqrt{3}}{3}$×4b×10^-10 cm）³，则（$\frac{\sqrt{3}}{3}$×4b×10^-10 cm）³×a g/cm³=4×$\frac{97}{{N}_{A}}$g，解得N_A=$\frac{4×97}{（\frac{4\sqrt{3}}{3}b×1{0}^{-10}）^{3}×a}$，
故答案为：$\frac{4×97}{（\frac{4\sqrt{3}}{3}b×1{0}^{-10}）^{3}×a}$．

点评 本题是对物质结构的考查，推断元素是解题关键，（6）中计算为难点，需要学生具备扎实的基础与一定数学计算能力，熟记中学常见晶胞结构，难度较大．