Question

5．現(xiàn)有A、B、C、D、E、F、G、H八種原子序數(shù)依次增加的前四周期元素．其中A的最低負(fù)價(jià)和最高正價(jià)代數(shù)和為零且A₂常溫下為氣態(tài)，B與其他元素形成化合物種類最多，C與E可形成EC₂和EC₃兩種物質(zhì)，D是短周期最活潑的金屬元素，F(xiàn)的一種氧化物可以做白色顏料，G是前四周期未成對(duì)電子數(shù)最多的元素，E和H的質(zhì)子數(shù)之和等于F和G的質(zhì)子數(shù)之和．回答下列問題：
（1）G的價(jià)電子排布圖，B在元素周期表的位置第二周期第ⅣA族
（2）DA是目前應(yīng)用較為廣泛的新型無機(jī)材料，其電子式為Na⁺[：H]^-
（3）比較C、D、E的常見離子的離子半徑大小S^2-＞O^2-＞Na⁺（由大及�。�
（4）F可與鹵素元素單質(zhì)反應(yīng)生成FX₄型化合物，該化合物可發(fā)生水解反應(yīng)，試寫出水解反應(yīng)的化學(xué)方程式TiX₄+（x+2）H₂O=TiO₂．xH₂O+4HX
（5）向含G元素的某溶液中滴加鹽酸，溶液顏色發(fā)生變化，解釋其原因存在Cr₂O₇^2-+H₂O?2CrO₄^2-+2H⁺，氫離子濃度增大，平衡向逆反應(yīng)方向進(jìn)行，溶液顏色由黃色變成橙黃色
（6）E、H形成某種晶體的晶胞與金剛石晶胞相似．
①E的最高價(jià)氧化物的濃溶液與H的單質(zhì)發(fā)生反應(yīng)的離子方程式是：Zn+2H₂SO₄（濃）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Zn²⁺+SO₂↑+SO₄^2-+2H₂O
②設(shè)該晶體的密度為a g/cm³，E原子與最近的H原子距離為b pm，則阿伏伽德羅常數(shù)的表示為$\frac{4×97}{（\frac{4\sqrt{3}}{3}b×1{0}^{-10}）^{3}×a}$（列式計(jì)算）

Answer 1

分析 現(xiàn)有A、B、C、D、E、F、G、H八種原子序數(shù)依次增加的前四周期元素．其中A的最低負(fù)價(jià)和最高正價(jià)代數(shù)和為零且A₂常溫下為氣態(tài)，則A為氫元素；B與其他元素形成化合物種類最多，則B為碳元素；C與E可形成EC₂和EC₃兩種物質(zhì)，則C為O元素、E為S元素；D是短周期最活潑的金屬元素，則D為Na；G是前四周期未成對(duì)電子數(shù)最多的元素，應(yīng)處于第四周期，外圍電子排布為3d⁵4s¹，則G為Cr；F的一種氧化物可以做白色顏料，則F為Ti；E和H的質(zhì)子數(shù)之和等于F和G的質(zhì)子數(shù)之和，則H的質(zhì)子數(shù)=22+24-16=30，故H為Zn，據(jù)此解答．

解答 解：現(xiàn)有A、B、C、D、E、F、G、H八種原子序數(shù)依次增加的前四周期元素．其中A的最低負(fù)價(jià)和最高正價(jià)代數(shù)和為零且A₂常溫下為氣態(tài)，則A為氫元素；B與其他元素形成化合物種類最多，則B為碳元素；C與E可形成EC₂和EC₃兩種物質(zhì)，則C為O元素、E為S元素；D是短周期最活潑的金屬元素，則D為Na；G是前四周期未成對(duì)電子數(shù)最多的元素，應(yīng)處于第四周期，外圍電子排布為3d⁵4s¹，則G為Cr；F的一種氧化物可以做白色顏料，則F為Ti；E和H的質(zhì)子數(shù)之和等于F和G的質(zhì)子數(shù)之和，則H的質(zhì)子數(shù)=22+24-16=30，故H為Zn．
（1）G為Cr，外圍電子排布為3d⁵4s¹，G的價(jià)電子排布圖為，B為碳元素，在元素周期表的位置：第二周期第ⅣA族，
故答案為：；第二周期第ⅣA族；
（2）NaH屬于離子化合物，其電子式為Na⁺[：H]^-，
故答案為：Na⁺[：H]^-；
（3）電子層結(jié)構(gòu)相同的離子，核電荷數(shù)越大離子半徑越小，離子電子層越多離子半徑越大，故離子半徑：S^2-＞O^2-＞Na⁺，
故答案為：S^2-＞O^2-＞Na⁺；
（4）F可與鹵素元素單質(zhì)反應(yīng)生成TiX₄型化合物，該化合物可發(fā)生水解反應(yīng)，水解反應(yīng)的化學(xué)方程式：TiX₄+（x+2）H₂O=TiO₂．xH₂O+4HX，
故答案為：TiX₄+（x+2）H₂O=TiO₂．xH₂O+4HX；
（5）存在Cr₂O₇^2-+H₂O?2CrO₄^2-+2H⁺，氫離子濃度增大，平衡向逆反應(yīng)方向進(jìn)行，溶液顏色由黃色變成橙黃色，
故答案為：存在Cr₂O₇^2-+H₂O?2CrO₄^2-+2H⁺，氫離子濃度增大，平衡向逆反應(yīng)方向進(jìn)行，溶液顏色由黃色變成橙黃色；
（6）①E的最高價(jià)氧化物的濃溶液為濃硫酸，與Zn單質(zhì)發(fā)生反應(yīng)的離子方程式是：Zn+2H₂SO₄（濃）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Zn²⁺+SO₂↑+SO₄^2-+2H₂O，
故答案為：Zn+2H₂SO₄（濃）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Zn²⁺+SO₂↑+SO₄^2-+2H₂O；
②金剛石晶胞中4個(gè)碳原子位于晶胞內(nèi)部，面心、頂點(diǎn)均有碳原子，則晶胞中碳原子數(shù)目為4+8×$\frac{1}{8}$+6×$\frac{1}{2}$=8，S、Zn形成某種晶體的晶胞與金剛石晶胞相似，則ZnS晶胞中含有4個(gè)Zn、4個(gè)S原子，晶胞質(zhì)量為4×$\frac{97}{{N}_{A}}$g，Zn原子與最近的S原子距離為b pm，則晶胞體對(duì)角線長度為4b pm，故晶胞棱長為$\frac{\sqrt{3}}{3}$×4b pm，則晶胞體積為（$\frac{\sqrt{3}}{3}$×4b×10^-10 cm）³，則（$\frac{\sqrt{3}}{3}$×4b×10^-10 cm）³×a g/cm³=4×$\frac{97}{{N}_{A}}$g，解得N_A=$\frac{4×97}{（\frac{4\sqrt{3}}{3}b×1{0}^{-10}）^{3}×a}$，
故答案為：$\frac{4×97}{（\frac{4\sqrt{3}}{3}b×1{0}^{-10}）^{3}×a}$．

點(diǎn)評(píng) 本題是對(duì)物質(zhì)結(jié)構(gòu)的考查，推斷元素是解題關(guān)鍵，（6）中計(jì)算為難點(diǎn)，需要學(xué)生具備扎實(shí)的基礎(chǔ)與一定數(shù)學(xué)計(jì)算能力，熟記中學(xué)常見晶胞結(jié)構(gòu)，難度較大．