Question

20．现有前四周期六种元素X、Y、Z、E、F、G，它们的原子序数依次增大，除G外，其它五种元素都是短周期元素．X、Y、E三种元素组成的化合物是实验室常用燃料．取F的化合物做焰色反应实验，其焰色呈黄色，G的单质是生活中常见的一种金属，GE是黑色固体．请回答下列问题：
（1）写出基态G原子电子排布式：1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d¹⁰4s¹或[Ar]3d¹⁰4s¹；Y、Z、E、F、G的第一电离能最大的是N（用元素符号表示）．
（2）X、Y、Z形成3原子分子M，每个原子价层电子均达到稳定结构．M分子的结构式为H-C≡N．1molM含π键数目为2×6.02×10²³或2N_A．
（3）根据价层电子对互斥理论（VESPR）推测：ZE₂^-的立体构型为V形或角形，YE₃^2-的中心原子杂化类型为sp²．
（4）Z与X形成的简单化合物极易溶解在E与X形成的简单化合物的原因是H₂O、NH₃之间易形成氢键．
（5）G晶胞结构如图所示．已知立方体的棱长为apm，G 晶体密度为bg•cm^-3，则阿伏加德罗常数N_A=$\frac{256×1{0}^{30}}{{a}^{3}b}$mol^-1（用含a、b的代数式表示）．

Answer 1

分析 X、Y、E三种元素组成的化合物是实验室常用燃料，也是一种家庭常见饮品的主要成分，可知该燃料为酒精，所以X为氢元素、Y为碳元素、E为氧元素，X、Y、Z、E的原子序数依次增大，所以Z为氮元素，F的化合物做焰色反应实验，其焰色呈黄色，F为钠元素，G的单质是生活中常见的一种金属，E是氧元素，GE是黑色固体．G₂E是红色固体，所以G是铜元素，据此答题．

解答 解：X、Y、E三种元素组成的化合物是实验室常用燃料，也是一种家庭常见饮品的主要成分，可知该燃料为酒精，所以X为氢元素、Y为碳元素、E为氧元素，X、Y、Z、E的原子序数依次增大，所以Z为氮元素，F的化合物做焰色反应实验，其焰色呈黄色，F为钠元素，G的单质是生活中常见的一种金属，E是氧元素，GE是黑色固体．G₂E是红色固体，所以G是铜元素，
（1）G是铜元素，原子序数是29，所以基态铜原子电子排布式为1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d¹⁰4s¹ 或[Ar]3d¹⁰4s¹，在同一周期中从左向右，第一电离能逐渐增大，但第ⅡA族和第ⅤA族元素由于最外层处于全满和半满状态，所以第一电离能都高于相邻主族的元素，同一主族从上到下，第一电离能逐渐减小，所以C、N、O、Na、Cu的第一电离能由小到大的顺序为 Na＜Cu＜C＜O＜N，
故答案为：1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d¹⁰4s¹ 或[Ar]3d¹⁰4s¹；N；
（2）X、Y、Z形成3原子分子M，每个原子价层电子均达到稳定结构，所以M的分子式为HCN，其结构式为H-C≡N，根据结构式可知，1mol HCN中含π键数目为2×6.02×10²³或2N_A，
故答案为：H-C≡N；2×6.02×10²³或2N_A；
（3）ZE₂^-为NO₂^-，YE₃^2-为CO₃^2-，NO₂^-中氮原子的价层电子对数为$\frac{5+1}{2}$=3，氮原子有一对孤电子对，所以NO₂^-的空间构型为V形或角形，CO₃^2-中碳原子的价层电子对数为$\frac{4+2}{2}$=3，所以碳原子的杂化方式为sp²杂化，
故答案为：V形或角形； sp²；
（4）E、Z分别与X形成的简单化合物为H₂O、NH₃，由于水分子与氨分子之间者存在氢键，所以极易溶解，
故答案为：H₂O、NH₃之间易形成氢键；
（5）根据晶胞结构图可知，每个铜晶胞中含有铜原子数为8×$\frac{1}{8}$+6×$\frac{1}{2}$=4，根据b=$\frac{\frac{4×64}{{N}_{A}}}{（a×1{0}^{-10}）^{3}}$，可得N_A=$\frac{256×1{0}^{30}}{{a}^{3}b}$mol^-1，
故答案为：$\frac{256×1{0}^{30}}{{a}^{3}b}$mol^-1．

点评 本题主要考查了核外电子排布、分子结构、微粒结构、晶胞计算等知识点，中等难度，解题关键在根据元素周期表及原子结构推断元素种类．