Question

15．已知A、B、C、D、E、F、G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；B原子核外电子有6种不同运动状态；D与C、E均相邻；A、D、E三种元素的原子序数之和为25；E^2-和F⁺有相同的核外电子排布；G的质子数是25．请回答下列问题：
（1）写出元素G的基态原子外围电子排布式3d⁵4s²；B、C、D三种元素分别形成的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D的一种同素异形体分子互为等电子体，该阴离子化学式为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或（任写一种）．
（4）M是由4个C原子组成的一种不稳定的多原子单质分子，M分子中C原子杂化方式为sp³杂化，M分子的立体构型为正四面体．
（5）某一次性电池的比能量和可储存时间均比普通干电池优良，适用于大电流和连续放电，是民用电池的升级换代产品之一，它的负极材料是Zn，正极材料是G的一种常见氧化物，电解质是KOH．该电池的正极反应式为MnO₂+e^-+H₂O═MnOOH+OH^-．
（6）由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N的晶胞如图所示．化合物N与氧化钙相比，晶格能较小的是K₂O（填化学式）．已知该化合物的晶胞边长为a pm，则该化合物的密度为$\frac{94×4}{{N}_{A}×（a×1{0}^{-10}）^{3}}$g•cm^-3（只要求列出算式，不必计算出数值，阿伏加德罗常数的数值为N_A，1pm=10^-10cm）．

Answer 1

分析 A、B、C、D、E、F、G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为H元素；B原子核外电子有6种不同运动状态，则B为碳元素；A、D、E三种元素的原子序数之和为25，则D、E原子序数之和25-1=24，D与C、E均相邻，由原子序数奇偶性可知D、E不能同周期，故二者同族，不能是三、四周期元素，因为同族相邻原子序数之和最小为11+19=30，可推知D为O元素、E为S元素，则C为N元素；G的质子数是25，则G为Mn；E^2-和F⁺有相同的核外电子排布，则E为S元素、F为K元素．

解答 解：A、B、C、D、E、F、G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为H元素；B原子核外电子有6种不同运动状态，则B为碳元素；A、D、E三种元素的原子序数之和为25，则D、E原子序数之和25-1=24，D与C、E均相邻，由原子序数奇偶性可知D、E不能同周期，故二者同族，不能是三、四周期元素，因为同族相邻原子序数之和最小为11+19=30，可推知D为O元素、E为S元素，则C为N元素；G的质子数是25，则G为Mn；E^2-和F⁺有相同的核外电子排布，则E为S元素、F为K元素．
（1）G的质子数是25，外围电子排布式为：3d⁵4s²，B、C、D三种元素分别形成的最简单氢化物分别为甲烷、氨气、水，常温下水为液态，而甲烷、氨气为气态，故水的沸点最高，
故答案为：3d⁵4s²；H₂O；
（2）氧元素的同素异形体有O₂、O₃，由上述元素中的两种元素组成的一种阴离子与D的一种同素异形体分子互为等电子体，该阴离子化学式为NO₂^-，
故答案为：NO₂^-；
（3）由上述元素组成的属于非极性分子且VSEPR为直线形的微粒有CO₂、C₂H₂，电子式为、，
故答案为：或；
（4）M是由4个N原子组成的一种不稳定的多原子单质分子，M分子中N原子杂化方式为sp³杂化，类似白磷的结构，即M分子的立体构型为正四面体，
故答案为：正四面体；
（5）某一次性电池的负极材料是Zn，正极材料是G的一种常见氧化物（MnO₂），电解质是KOH．该电池的正极反应式为：MnO₂+e^-+H₂O═MnOOH+OH^-，
故答案为：MnO₂+e^-+H₂O═MnOOH+OH^-；
（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，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，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，
所以白色球表示氧离子、黑色球表示钾离子，晶胞质量为4×$\frac{39×2+16}{{N}_{A}}$g，晶胞的边长为a×10^-10cm，晶胞体积=（a×10^-10cm）³，密度ρ=4×$\frac{39×2+16}{{N}_{A}}$g÷（a×10^-10cm）³=$\frac{94×4}{{N}_{A}×（a×1{0}^{-10}）^{3}}$g•cm^-3，
故答案为：K₂O； $\frac{94×4}{{N}_{A}×（a×1{0}^{-10}）^{3}}$．

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、核外电子排布、分子结构与性质等知识点，同时考查学生分析问题、解决问题能力，需要学生具备扎实的基础，是对基础知识的综合考查．