Question

4．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的價層電子排布為nsⁿnp²ⁿ，E與M原子核外的未成對電子數(shù)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(jié)構(gòu)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(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，但實際上EM分子的極性極弱，請解釋其原因從電負(fù)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(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的價層電子排布為nsⁿnp²ⁿ，s能級最多排列2個電子，則n=2，所以M價層電子排布式為2s²2p⁴，為O元素；E與M原子核外的未成對電子數(shù)相等，則E是C元素，G為N元素；QO₂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(jù)構(gòu)造原理書寫該原子價電子排布式；
（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(jié)構(gòu)；
（3）C、N、O的最簡單氫化物中，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(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，但實際上CO分子的極性極弱，根據(jù)電子對的偏向分析解答；
（5）ZnS晶體結(jié)構(gòu)如圖所示，該晶胞中黑色球個數(shù)是4、白色球個數(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(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的價層電子排布為nsⁿnp²ⁿ，s能級最多排列2個電子，則n=2，所以M價層電子排布式為2s²2p⁴，為O元素；E與M原子核外的未成對電子數(shù)相等，則E是C元素，G為N元素；QO₂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(jù)構(gòu)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(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的最簡單氫化物中N原子價層電子對個數(shù)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(shù)是4且含有一個孤電子對，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(chǎn)生的極性，
故答案為：；從電負(fù)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(chǎn)生的極性；
（5）ZnS晶體結(jié)構(gòu)如圖所示，該晶胞中黑色球個數(shù)是4、白色球個數(shù)=8×$\frac{1}{8}$+6×$\frac{1}{2}$=4，晶胞質(zhì)量為$\frac{4M}{{N}_{A}}$g，則晶胞V=$\frac{4M}{{N}_{A}}$g÷ρg/cm³=$\frac{4M}{ρ{N}_{A}}$cm³，則晶胞棱長=$\root{3}{\frac{4M}{ρ{N}_{A}}}$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(diǎn)評 本題考查物質(zhì)結(jié)構(gòu)和性質(zhì)，涉及晶胞計算、原子雜化方式判斷、分子空間構(gòu)型判斷、原子核外電子排布等知識點(diǎn)，難點(diǎn)是晶胞計算中ab距離與晶胞體對角線長關(guān)系，需要學(xué)生具備一定的空間想象與數(shù)學(xué)計算能力，題目難度中等．