Question

8．下表给出五种元素的相关信息，根据以下信息填空：

元素	相关信息
T	基态原子2p能级有3个单电子
W	基态原子p轨道上成对电子数等于未成对电子数
X	氢化物常用于刻蚀玻璃
Y	基态原子核外电子分处6个不同能级，且每个能级均已排满
Z	原子序数等于X与Y的原子序数之和

（1）元素Y基态原子的核外电子排布式为1s²2s²2p⁶3s²3p⁶4s²（或[Ar]4s²）．
（2）42gT的单质分子中π键的个数为3N_A；在T的最简单氢化物分子中T原子的杂化类型是sp³．研究者预想合成一个纯粹由T元素组成的新物种T₅⁺T₃^-，若T₅⁺离子中每个氮原子均满足8电子且呈对称结构，以下有关T₅⁺推测正确的是BD（填序号）
A．N₅⁺有24个电子
B．N₅⁺阳离子中存在两个氮氮三键
C．N₅⁺离子中存在三对未成键的电子对
D．N₃^-离子的空间构型为直线型
（3）TX₃是一种无色、无味、无毒且不可燃的气体，在半导体加工，太阳能电池制造和液晶显示器制造中得到广泛应用．它可在Z单质的催化作用下由X₂和过量的TH₃反应得到，试写出该反应的化学方程式：4NH₃+3F₂$\frac{\underline{\;Cu\;}}{\;}$NF₃+3NH₄F．在该反应方程式中的几种物质所属的晶体类型有acd（填序号）．
a．离子晶体    b．原子晶体    c．分子晶体    d．金属晶体
（4）T、W、X 3种元素的电负性由大到小的顺序为F＞O＞N（用元素符号表示）．
（5）Z²⁺能与T的氢化物写出配位数为4的配离子[Z（TH₃）₄]²⁺，该配离子具有对称的空间构型，且离子中的两个TH₃被两个Cl取代只能得到一种产物，则[Z（TH₃）₄]²⁺的空间构型为正四面体．
（6）X和Y形成的化合物的晶胞结构如图所示，已知晶体的密度为ρ g•cm^-3，阿伏加德罗常数为N_A，则晶胞边长a=$\root{3}{\frac{312ρ}{{N}_{A}}}$cm．（用ρ、N_A的计算式表示）．

Answer 1

分析 T基态原子2p能级有3个单电子，则T为N元素；
W基态原子p轨道上成对电子数等于未成对电子数，则W为O元素；
X氢化物常用语雕刻玻璃，则X为F元素；
Y基态原子核外电子分处6个不同能级，且每个能级均已排满，则Y为Ca元素；
Z原子序数等于X与Y原子序数之和，则Z为原子序数为9+20=29，则Z为Cu元素；
（1）元素Y为Ca元素，其原子核外有20个电子，根据构造原理书写其基态原子的核外电子排布式；
（2）42gN元素的单质物质的量=$\frac{42g}{28g/mol}$=1.5mol，一个氮气分子中含有2个π键，则1.5mol氮气中含有3molπ键；在N元素的最简单氢化物分子中T原子价层电子对个数是4且含有1个孤电子对，根据构造原理判断N原子的杂化类型；
A．阳离子核外电子数=质子总数-电荷数；
B．N₅⁺离子的结构为；
C．N₅⁺ 离子中每个氮原子均满足8电子且呈对称结构，N₅⁺离子的结构为，中间N原子有2对孤对电子；
D．N₃^-离子与二氧化碳分子核外等电子体；
（3）在Cu单质的催化作用下由F₂和过量的NH₃反应得到N₅⁺N₃^-，根据反应物和生成物及反应条件书写该反应的化学方程式；在该反应方程式中的几种物质所属的晶体类型有分子晶体、金属晶体和离子晶体；
（4）N、O、F3种元素位于同一周期，同一周期元素的电负性随着原子序数增大而呈增大趋势；
（5）Cu²⁺能与N的氢化物写出配位数为4的配离子[Cu（NH₃）₄]²⁺，该配离子具有对称的空间构型，且离子中的两个NH₃被两个Cl^-取代只能得到一种产物，则[Cu（NH₃）₄]²⁺的空间构型正四面体结构；
（6）X和Y形成的化合物的晶胞结构如图所示，根据图知，黑色球表示氟离子、白色球表示钙离子，该晶胞中钙离子个数=8×$\frac{1}{8}$+6×$\frac{1}{2}$=4，氟离子个数为8，其化学式为CaF₂，$V=\frac{\frac{M}{{N}_{A}}×4}{ρ}$．

解答 解：T基态原子2p能级有3个单电子，则T为N元素；
W基态原子p轨道上成对电子数等于未成对电子数，则W为O元素；
X氢化物常用语雕刻玻璃，则X为F元素；
Y基态原子核外电子分处6个不同能级，且每个能级均已排满，则Y为Ca元素；
Z原子序数等于X与Y原子序数之和，则Z为原子序数为9+20=29，则Z为Cu元素；
（1）元素Y为Ca元素，其原子核外有20个电子，根据构造原理书写其基态原子的核外电子排布式为1s²2s²2p⁶3s²3p⁶4s²（或[Ar]4s²），
故答案为：1s²2s²2p⁶3s²3p⁶4s²（或[Ar]4s²）；
（2）42gN元素的单质物质的量=$\frac{42g}{28g/mol}$=1.5mol，一个氮气分子中含有2个π键，则1.5mol氮气中含有3molπ键，含有π键3N_A个；在N元素的最简单氢化物分子中T原子价层电子对个数是4且含有1个孤电子对，根据构造原理判断N原子的杂化类型为sp³，
A．阳离子核外电子数=质子总数-电荷数，N₅⁺电子数=5×7-1=34，故错误；
B．N₅⁺离子的结构为，N₅⁺阳离子中存在两个氮氮三键，故正确；
C．N₅⁺ 离子中每个氮原子均满足8电子且呈对称结构，N₅⁺离子的结构为，中间N原子有2对孤对电子，边上的两个N原子分别含有1对孤电子对，所以有4对孤电子对，故错误；
D．N₃^-离子与二氧化碳分子核外等电子体，为直线形，故正确；
故答案为：3N_A；sp³；BD；
（3）在Cu单质的催化作用下由F₂和过量的NH₃反应得到N₅⁺N₃^-，根据反应物和生成物及反应条件书写该反应的化学方程式为4NH₃+3F₂$\frac{\underline{\;Cu\;}}{\;}$NF₃+3NH₄F；在该反应方程式中的几种物质所属的晶体类型有分子晶体、金属晶体和离子晶体，氨气、氟气和三氟化氮为分子晶体，氟化铵为离子晶体、Cu为金属晶体，
故答案为：4NH₃+3F₂$\frac{\underline{\;Cu\;}}{\;}$NF₃+3NH₄F；acd；
（4）N、O、F3种元素位于同一周期，同一周期元素的电负性随着原子序数增大而呈增大趋势，所以电负性大小顺序是F＞O＞N，故答案为：F＞O＞N；
（5）Cu²⁺能与N的氢化物写出配位数为4的配离子[Cu（NH₃）₄]²⁺，该配离子具有对称的空间构型，且离子中的两个NH₃被两个Cl^-取代只能得到一种产物，则[Cu（NH₃）₄]²⁺的空间构型正四面体结构，故答案为：正四面体；
（6）X和Y形成的化合物的晶胞结构如图所示，根据图知，黑色球表示氟离子、白色球表示钙离子，该晶胞中钙离子个数=8×$\frac{1}{8}$+6×$\frac{1}{2}$=4，氟离子个数为8，其化学式为CaF₂，$V=\frac{\frac{M}{{N}_{A}}×4}{ρ}$，则晶胞边长a=$\root{3}{\frac{\frac{M}{{N}_{A}}×4}{ρ}}$=$\root{3}{\frac{312ρ}{{N}_{A}}}$cm，
故答案为：$\root{3}{\frac{312ρ}{{N}_{A}}}$．

点评 本题考查物质结构和性质，为高频考点，涉及晶胞计算、微粒空间构型判断、元素周期律、原子杂化方式判断等知识点，综合性较强，明确物质或微粒结构、元素周期律内涵、价层电子对互斥理论是解本题关键，同时考查学生分析判断及计算能力，题目难度中等．