Question

13．W、X、Y、Z、Q是原子序數(shù)依次增大的前四周期元素．W是宇宙中最豐富的元素；X、Z元素原子基態(tài)時(shí)，核外電子均排布在3個(gè)能級(jí)上，且它們的價(jià)電子層上均有兩個(gè)未成對(duì)電子；向含有Q²⁺的溶液中滴加氨水，形成藍(lán)色沉淀，再滴加氨水，沉淀溶解，得到深藍(lán)色溶液．
回答下列問(wèn)題：
（l）第一電離能Y大于Z，電負(fù)性Y小于Z（均選填“大于”、“小于”或“等于’，）．
（2）寫(xiě)出與XZ分子互為等電子體的一種離子的化學(xué)式CN^-．
（3）若向含有Q²⁺的硫酸鹽溶液中滴加過(guò)量氨水，得到深藍(lán)色溶液后再加乙醇，有深藍(lán)色晶體析出，原因是乙醇極性比水小，[Cu（NH₃）₄]SO₄在乙醇中的溶解度小于在水中的溶解度，故有晶體析出；該深藍(lán)色晶體中，中心離子的電子排布式為[Ar]3d⁹，配體為NH₃
（4）已知W、Y形成的一組二元化合物化學(xué)式為：YW₃、Y₂W₄、Y₃W₅、Y₄W₆…其中，YW₃分子中Y原子的雜化類(lèi)型為sp³雜化；這組化合物的通式為N_nH_n+2W、Y形成的化合物的種類(lèi)比W、X形成的化合物的種類(lèi)少（填“多”或“少”）．
（5）Q單質(zhì)的晶體屬于面心立方最密堆積．己知Q單質(zhì)的密度是dg•cm^-3，N_A表示阿伏伽德羅常數(shù)的值，Q的相對(duì)原子質(zhì)量為M，則Q晶體中最鄰近的原子核間距為$\frac{\sqrt{2}}{2}\root{3}{\frac{4M}{d{N}_{A}}}$cm（用含M、d、N_A的代數(shù)式表示）．Q原子在晶胞中的空間利用率為$\frac{\sqrt{2}π}{6}$（用含π的代數(shù)式表示）．

Answer 1

分析 W是宇宙中最豐富的元素，W為H元素；
X、Z元素原子基態(tài)時(shí)，核外電子均排布在3個(gè)能級(jí)上，則X、Z為第2周期元素，它們的價(jià)電子層上均有兩個(gè)未成對(duì)電子，則X為C元素，Z為O元素；
X為C元素，Z為O元素，W、X、Y、Z、Q是原子序數(shù)依次增大的前四周期元素，則Y為N元素；
向含有Q²⁺的溶液中滴加氨水，形成藍(lán)色沉淀，再滴加氨水，沉淀溶解，得到深藍(lán)色溶液，則Q為Cu元素．由此解答．
（1）同周期，隨原子序數(shù)增大第一電離能增大，但N原子的2p電子半滿為穩(wěn)定結(jié)構(gòu)；同周期元素從左到右，元素的電負(fù)性逐漸增強(qiáng)；
（2）根據(jù)等電子體中原子數(shù)相同、價(jià)電子數(shù)相同分析；
（3）[Cu（NH₃）₄]SO₄在乙醇中的溶解度小于在水中的溶解度，向溶液中加入乙醇后會(huì)析出藍(lán)色晶體[Cu（NH₃）₄]SO₄；
（4）根據(jù)中心原子電子對(duì)數(shù)判斷雜化方式；H、C形成有機(jī)化合物；
（5）根據(jù)晶胞邊長(zhǎng)a=$\root{3}{\frac{m}{ρ}}$計(jì)算晶體中最鄰近的原子核間距，原子在晶胞中的空間利用率=$\frac{{V}_{球}}{{V}_{晶胞}}×100%$．

解答 解：W是宇宙中最豐富的元素，W為H元素；
X、Z元素原子基態(tài)時(shí)，核外電子均排布在3個(gè)能級(jí)上，則X、Z為第2周期元素，它們的價(jià)電子層上均有兩個(gè)未成對(duì)電子，則X為C元素，Z為O元素；
X為C元素，Z為O元素，W、X、Y、Z、Q是原子序數(shù)依次增大的前四周期元素，則Y為N元素；
向含有Q²⁺的溶液中滴加氨水，形成藍(lán)色沉淀，再滴加氨水，沉淀溶解，得到深藍(lán)色溶液，則Q為Cu元素，
由此知W為H，X為C，Y為N，Z為O，Q為Cu，
（1）同周期，隨原子序數(shù)增大第一電離能增大，但N原子的2p電子半滿為穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，則第一電離能N＞O，同周期元素從左到右，元素的電負(fù)性逐漸增強(qiáng)，則電負(fù)性O(shè)＞N，故答案為：大于；小于；
（2）CO含有2個(gè)原子14個(gè)電子，所以CO互為等電子體的分子或離子的化學(xué)式為：N₂、CN^-（或O₂²⁺、C₂^2-、NO⁺），故答案為：CN^-；
（3）氨水和硫酸銅反應(yīng)生成氫氧化銅藍(lán)色沉淀，當(dāng)氨水過(guò)量時(shí)，氨水和氫氧化銅反應(yīng)生成可溶性的銅氨絡(luò)合物，所以難溶物溶解得到深藍(lán)色的透明溶液，涉及的離子方程式為：Cu²⁺+2NH₃•H₂O=Cu（OH）₂↓+2NH₄⁺、Cu（OH）₂+4NH₃=[Cu（NH₃）₄]²⁺+2OH^-，再向深藍(lán)色透明溶液加入乙醇，由于乙醇極性比水小，[Cu（NH₃）₄]SO₄在乙醇中的溶解度小于在水中的溶解度，所以會(huì)析出深藍(lán)色的晶體Cu（NH₃）₄SO₄•H₂O，形成4個(gè)配位鍵，配體為NH₃，中心離子的電子排布式為[Ar]3d⁹，
故答案為：乙醇極性比水小，[Cu（NH₃）₄]SO₄在乙醇中的溶解度小于在水中的溶解度，故有晶體析出；[Ar]3d⁹；NH₃；
（4）NH₃分子中N原子電子對(duì)數(shù)為$\frac{5+1×3}{2}=4$，故雜化方式為sp³雜化，由YW₃、Y₂W₄、Y₃W₅、Y₄W₆…分析判斷這組化合物的通式為N_nH_n+2，C、H元素形成烴類(lèi)有機(jī)化合物，數(shù)目龐大，故答案為：sp³雜化；N_nH_n+2；少；
（5）Cu單質(zhì)的晶體屬于面心立方最密堆積，一個(gè)晶胞中含有Cu原子數(shù)目為$8×\frac{1}{8}+6×\frac{1}{2}=4$，邊長(zhǎng)a=$\root{3}{\frac{m}{ρ}}$=$\root{3}{\frac{4M}{d{N}_{A}}}$，晶體中最鄰近的原子核間距為$\frac{\sqrt{2}}{2}a$=$\frac{\sqrt{2}}{2}\root{3}{\frac{4M}{d{N}_{A}}}$，
原子在晶胞中的空間利用率=$\frac{{V}_{球}}{{V}_{晶胞}}×100%$=$\frac{4×\frac{4}{3}π{（\frac{\sqrt{2}}{4}a）}^{3}}{{a}^{3}}$=$\frac{\sqrt{2}π}{6}$．故答案為：$\frac{\sqrt{2}}{2}\root{3}{\frac{4M}{d{N}_{A}}}$；$\frac{\sqrt{2}π}{6}$．

點(diǎn)評(píng) 本題綜合考查物質(zhì)的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)，側(cè)重于學(xué)生的分析能力的考查，注意把握雜化類(lèi)型以及價(jià)層電子數(shù)的判斷，難度中等．