Question

15．E、G、M、Q、T是五種原子序數(shù)依次增大的前四周期元素．E、G、M是位于P區(qū)的同一周期的元素，M的價(jià)層電子排布為nsⁿnp²ⁿ，E與M原子核外的未成對(duì)電子數(shù)相等；QM₂與GM₂^-為等電子體；T為過(guò)渡元素，其原子核外沒(méi)有未成對(duì)電子．請(qǐng)回答下列問(wèn)題：
（1）與T同區(qū)、同周期元素原子價(jià)電子排布式是3d¹⁰4s¹．
（2）E、G、M均可與氫元素形成氫化物，它們的最簡(jiǎn)單氫化物在固態(tài)時(shí)都形成分子晶體，其中晶胞結(jié)構(gòu)與干冰不一樣的是NH₃、H₂O（填分子式）．
（3）E、G、M的最簡(jiǎn)單氫化物中，鍵角由大到小的順序?yàn)镃H₄＞NH₃＞H₂O（用分子式表示），其中G的最簡(jiǎn)單氫化物的VSEPR模型名稱為正四面體，M的最簡(jiǎn)單氫化物的分子立體構(gòu)型名稱為V形．
（4）EM、GM⁺、G₂互為等電子體，EM的結(jié)構(gòu)式為（若有配位鍵，請(qǐng)用“→”表示）．E、M電負(fù)性相差1.0，由此可以判斷EM應(yīng)該為極性較強(qiáng)的分子，但實(shí)際上EM分子的極性極弱，請(qǐng)解釋其原因從電負(fù)性分析，CO中的共用電子對(duì)偏向氧原子，但分子中形成配位鍵的電子對(duì)是由氧原子單方面提供的，抵消了共用電子對(duì)偏向O而產(chǎn)生的極性．
（5）TQ在熒光體、光導(dǎo)體材料、涂料、顏料等行業(yè)中應(yīng)用廣泛．立方TQ晶體結(jié)構(gòu)如圖所示，該晶體的密度為ρ g•cm^-3．如果TQ的摩爾質(zhì)量為M g/mol，阿伏加德羅常數(shù)為N_Amol^-1，則a、b之間的距離為$\frac{\sqrt{3}}{4}$$\root{3}{\frac{4M}{ρ{N}_{A}}}$cm．

Answer 1

分析 E、G、M、Q、T是五種原子序數(shù)依次增大的前四周期元素，E、G、M是位于P區(qū)的同一周期的元素，M的價(jià)層電子排布為nsⁿnp²ⁿ，n為2，則M為O元素，E與M原子核外的未成對(duì)電子數(shù)相等，則E、G分別為C、N元素；
QM₂與NO₂^-為等電子體，則Q為S元素；T為過(guò)渡元素，其原子核外沒(méi)有未成對(duì)電子，則T為Zn元素；
（1）與Zn同區(qū)、同周期元素為Cu元素，Cu原子3d、4s能級(jí)電子為其價(jià)電子，其3d、4s能級(jí)上分別含有10個(gè)、1個(gè)電子，根據(jù)價(jià)層電子對(duì)互斥理論書寫Cu原子價(jià)電子排布式；
（2）C、N、O均可與氫元素形成氫化物，它們的最簡(jiǎn)單氫化物在固態(tài)時(shí)都形成分子晶體，干冰和甲烷晶胞都是面心立方晶胞結(jié)構(gòu)；
（3）C、N、O的最簡(jiǎn)單氫化物中，其氫化物空間構(gòu)型分別是正四面體、三角錐形、V形，其鍵角依次減小；其中N的最簡(jiǎn)單氫化物的VSEPR模型名稱為正四面體，O的最簡(jiǎn)單氫化物的分子立體構(gòu)型名稱為V形；
（4）CO、NO⁺、N₂互為等電子體，等電子體結(jié)構(gòu)相似；
C、O電負(fù)性相差1.0，由此可以判斷CO應(yīng)該為極性較強(qiáng)的分子，但實(shí)際上CO分子的極性極弱，根據(jù)電子對(duì)的偏向分析解答；
（5）ZnS晶體結(jié)構(gòu)如圖所示，該晶胞中黑色球個(gè)數(shù)是4、白色球個(gè)數(shù)=8×$\frac{1}{8}$+6×$\frac{1}{2}$=4，晶胞質(zhì)量為$\frac{4M}{{N}_{A}}$g，根據(jù)V=$\frac{m}{ρ}$計(jì)算晶胞體積，再計(jì)算晶胞棱長(zhǎng)，ab之間距離為該晶胞體對(duì)角線長(zhǎng)的$\frac{1}{4}$．

解答 解：E、G、M、Q、T是五種原子序數(shù)依次增大的前四周期元素，E、G、M是位于P區(qū)的同一周期的元素，M的價(jià)層電子排布為nsⁿnp²ⁿ，n為2，則M為O元素，E與M原子核外的未成對(duì)電子數(shù)相等，則E、G分別為C、N元素；
QM₂與NO₂^-為等電子體，則Q為S元素；T為過(guò)渡元素，其原子核外沒(méi)有未成對(duì)電子，則T為Zn元素；
（1）與T同區(qū)、同周期元素為Cu元素，其原子核外有29個(gè)電子，3d、4s能級(jí)電子為其價(jià)電子，根據(jù)構(gòu)造原理書寫該原子價(jià)電子排布式為3d¹⁰4s¹，
故答案為：3d¹⁰4s¹；
（2）C、N、O均可與氫元素形成氫化物，它們的最簡(jiǎn)單氫化物在固態(tài)時(shí)都形成分子晶體，干冰和甲烷晶胞都是面心立方晶胞結(jié)構(gòu)，氨氣、水分子之間存在氫鍵，則與干冰晶胞結(jié)構(gòu)不同的是NH₃、H₂O，故答案為：NH₃、H₂O；
（3）C、N、O的最簡(jiǎn)單氫化物中，其氫化物空間構(gòu)型分別是正四面體、三角錐形、V形，其鍵角依次減小，即鍵角大小順序是CH₄＞NH₃＞H₂O；其中N的最簡(jiǎn)單氫化物中N原子價(jià)層電子對(duì)個(gè)數(shù)是4，則氨氣分子的VSEPR模型名稱為正四面體，O的最簡(jiǎn)單氫化物是水，水分子中O原子價(jià)層電子對(duì)個(gè)數(shù)是4且含有一個(gè)孤電子對(duì)，所以水分子立體構(gòu)型名稱為V形，
故答案為：CH₄＞NH₃＞H₂O；正四面體；V形；
（4）CO、NO⁺、N₂互為等電子體，等電子體結(jié)構(gòu)相似，則CO分子結(jié)構(gòu)式為；
C、O電負(fù)性相差1.0，由此可以判斷CO應(yīng)該為極性較強(qiáng)的分子，但實(shí)際上CO分子的極性極弱，從電負(fù)性分析，CO中的共用電子對(duì)偏向氧原子，但分子中形成配位鍵的電子對(duì)是由氧原子單方面提供的，抵消了共用電子對(duì)偏向O而產(chǎn)生的極性，
故答案為：；從電負(fù)性分析，CO中的共用電子對(duì)偏向氧原子，但分子中形成配位鍵的電子對(duì)是由氧原子單方面提供的，抵消了共用電子對(duì)偏向O而產(chǎn)生的極性；
（5）ZnS晶體結(jié)構(gòu)如圖所示，該晶胞中黑色球個(gè)數(shù)是4、白色球個(gè)數(shù)=8×$\frac{1}{8}$+6×$\frac{1}{2}$=4，晶胞質(zhì)量為$\frac{4M}{{N}_{A}}$g，V=$\frac{m}{ρ}$=$\frac{\frac{4M}{{N}_{A}}}{ρ}$cm³=$\frac{4M}{ρ{N}_{A}}$cm³，晶胞的棱長(zhǎng)=$\root{3}{\frac{4M}{ρ{N}_{A}}}$cm，ab之間距離為該晶胞體對(duì)角線長(zhǎng)的$\frac{1}{4}$=$\frac{1}{4}$×$\sqrt{3}$×$\root{3}{\frac{4M}{ρ{N}_{A}}}$cm=$\frac{\sqrt{3}}{4}$$\root{3}{\frac{4M}{ρ{N}_{A}}}$cm，
故答案為：$\frac{\sqrt{3}}{4}$$\root{3}{\frac{4M}{ρ{N}_{A}}}$．

點(diǎn)評(píng) 本題考查物質(zhì)結(jié)構(gòu)和性質(zhì)，為高頻考點(diǎn)，涉及晶胞計(jì)算、等電子體、原子核外電子排布等知識(shí)點(diǎn)，難點(diǎn)是晶胞計(jì)算，明確ab之間距離與棱長(zhǎng)關(guān)系是解（5）題關(guān)鍵，題目難度中等．