Question

15．E、G、M、Q、T是五種原子序數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的價層電子排布為nsⁿnp²ⁿ，E與M原子核外的未成對電子數相等；QM₂與GM₂^-為等電子體；T為過渡元素，其原子核外沒有未成對電子．請回答下列問題：
（1）與T同區(qū)、同周期元素原子價電子排布式是3d¹⁰4s¹．
（2）E、G、M均可與氫元素形成氫化物，它們的最簡單氫化物在固態(tài)時都形成分子晶體，其中晶胞結構與干冰不一樣的是NH₃、H₂O（填分子式）．
（3）E、G、M的最簡單氫化物中，鍵角由大到小的順序為CH₄＞NH₃＞H₂O（用分子式表示），其中G的最簡單氫化物的VSEPR模型名稱為正四面體，M的最簡單氫化物的分子立體構型名稱為V形．
（4）EM、GM⁺、G₂互為等電子體，EM的結構式為（若有配位鍵，請用“→”表示）．E、M電負性相差1.0，由此可以判斷EM應該為極性較強的分子，但實際上EM分子的極性極弱，請解釋其原因從電負性分析，CO中的共用電子對偏向氧原子，但分子中形成配位鍵的電子對是由氧原子單方面提供的，抵消了共用電子對偏向O而產生的極性．
（5）TQ在熒光體、光導體材料、涂料、顏料等行業(yè)中應用廣泛．立方TQ晶體結構如圖所示，該晶體的密度為ρ g•cm^-3．如果TQ的摩爾質量為M g/mol，阿伏加德羅常數為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原子核外的未成對電子數相等，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為過渡元素，其原子核外沒有未成對電子，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能級電子為其價電子，其3d、4s能級上分別含有10個、1個電子，根據價層電子對互斥理論書寫Cu原子價電子排布式；
（2）C、N、O均可與氫元素形成氫化物，它們的最簡單氫化物在固態(tài)時都形成分子晶體，干冰和甲烷晶胞都是面心立方晶胞結構；
（3）C、N、O的最簡單氫化物中，其氫化物空間構型分別是正四面體、三角錐形、V形，其鍵角依次減�。黄渲蠳的最簡單氫化物的VSEPR模型名稱為正四面體，O的最簡單氫化物的分子立體構型名稱為V形；
（4）CO、NO⁺、N₂互為等電子體，等電子體結構相似；
C、O電負性相差1.0，由此可以判斷CO應該為極性較強的分子，但實際上CO分子的極性極弱，根據電子對的偏向分析解答；
（5）ZnS晶體結構如圖所示，該晶胞中黑色球個數是4、白色球個數=8×$\frac{1}{8}$+6×$\frac{1}{2}$=4，晶胞質量為$\frac{4M}{{N}_{A}}$g，根據V=$\frac{m}{ρ}$計算晶胞體積，再計算晶胞棱長，ab之間距離為該晶胞體對角線長的$\frac{1}{4}$．

解答 解：E、G、M、Q、T是五種原子序數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原子核外的未成對電子數相等，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為過渡元素，其原子核外沒有未成對電子，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個電子，3d、4s能級電子為其價電子，根據構造原理書寫該原子價電子排布式為3d¹⁰4s¹，
故答案為：3d¹⁰4s¹；
（2）C、N、O均可與氫元素形成氫化物，它們的最簡單氫化物在固態(tài)時都形成分子晶體，干冰和甲烷晶胞都是面心立方晶胞結構，氨氣、水分子之間存在氫鍵，則與干冰晶胞結構不同的是NH₃、H₂O，故答案為：NH₃、H₂O；
（3）C、N、O的最簡單氫化物中，其氫化物空間構型分別是正四面體、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的最簡單氫化物中N原子價層電子對個數是4，則氨氣分子的VSEPR模型名稱為正四面體，O的最簡單氫化物是水，水分子中O原子價層電子對個數是4且含有一個孤電子對，所以水分子立體構型名稱為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，等電子體結構相似，則CO分子結構式為；
C、O電負性相差1.0，由此可以判斷CO應該為極性較強的分子，但實際上CO分子的極性極弱，從電負性分析，CO中的共用電子對偏向氧原子，但分子中形成配位鍵的電子對是由氧原子單方面提供的，抵消了共用電子對偏向O而產生的極性，
故答案為：；從電負性分析，CO中的共用電子對偏向氧原子，但分子中形成配位鍵的電子對是由氧原子單方面提供的，抵消了共用電子對偏向O而產生的極性；
（5）ZnS晶體結構如圖所示，該晶胞中黑色球個數是4、白色球個數=8×$\frac{1}{8}$+6×$\frac{1}{2}$=4，晶胞質量為$\frac{4M}{{N}_{A}}$g，V=$\frac{m}{ρ}$=$\frac{\frac{4M}{{N}_{A}}}{ρ}$cm³=$\frac{4M}{ρ{N}_{A}}$cm³，晶胞的棱長=$\root{3}{\frac{4M}{ρ{N}_{A}}}$cm，ab之間距離為該晶胞體對角線長的$\frac{1}{4}$=$\frac{1}{4}$×$\sqrt{3}$×$\root{3}{\frac{4M}{ρ{N}_{A}}}$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}}}$．

點評 本題考查物質結構和性質，為高頻考點，涉及晶胞計算、等電子體、原子核外電子排布等知識點，難點是晶胞計算，明確ab之間距離與棱長關系是解（5）題關鍵，題目難度中等．