Question

現有前四周期六種元素X、Y、Z、E、F、G，它們的原子序數依次增大，除G外，其他五種元素都是短周期元素．X、Y、E三種元素組成的化合物是實驗室常用燃料，也是一種家庭常見飲品的主要成分．取F的化合物做焰色反應實驗，其焰色呈黃色，G的單質是生活中常見的一種金屬，GE是黑色固體．G₂E是紅色固體．請回答下列問題：
（1）寫出基態(tài)G原子電子排布式：

 

；Y、Z、E、F、G的第一電離能由小到大的順序為

 

（用元素符號表示）．
（2）X、Y、Z形成3原子分子M，每個原子價層電子均達到穩(wěn)定結構．M分子的結構式為

 

．1mol M含π鍵數目為

 

．
（3）根據價層電子對互斥理論（VESPR）推測：ZE₂^-的立體構型為

 

，YE₃^2-的中心原子雜化類型為

 

．
（4）Y、E、Z分別與X形成的簡單化合物沸點由高到底的順序為

 

（用化學式表示）．
（5）G晶胞結構如圖所示．已知立方體的棱長為a pm，G晶體密度為b g?cm^-3，則阿伏加德羅常數N_A=

 

（用含a、b的代數式表示）．

Answer 1

考點：位置結構性質的相互關系應用,晶胞的計算

專題：元素周期律與元素周期表專題,化學鍵與晶體結構

分析：X、Y、E三種元素組成的化合物是實驗室常用燃料，也是一種家庭常見飲品的主要成分，可知該燃料為酒精，所以X為氫元素、Y為碳元素、E為氧元素，X、Y、Z、E的原子序數依次增大，所以Z為氮元素，F的化合物做焰色反應實驗，其焰色呈黃色，F為鈉元素，G的單質是生活中常見的一種金屬，E是氧元素，GE是黑色固體．G₂E是紅色固體，所以G是銅元素，據此答題．

解答： 解：X、Y、E三種元素組成的化合物是實驗室常用燃料，也是一種家庭常見飲品的主要成分，可知該燃料為酒精，所以X為氫元素、Y為碳元素、E為氧元素，X、Y、Z、E的原子序數依次增大，所以Z為氮元素，F的化合物做焰色反應實驗，其焰色呈黃色，F為鈉元素，G的單質是生活中常見的一種金屬，E是氧元素，GE是黑色固體．G₂E是紅色固體，所以G是銅元素，
（1）G是銅元素，原子序數是29，所以基態(tài)銅原子電子排布式為1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d¹⁰4s¹ 或[Ar]3d¹⁰4s¹，在同一周期中從左向右，第一電離能逐漸增大，但第ⅡA族和第ⅤA族元素由于最外層處于全滿和半滿狀態(tài)，所以第一電離能都高于相鄰主族的元素，同一主族從上到下，第一電離能逐漸減小，所以C、N、O、Na、Cu的第一電離能由小到大的順序為 Na＜Cu＜C＜O＜N，故答案為：1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d¹⁰4s¹ 或[Ar]3d¹⁰4s¹；Na＜Cu＜C＜O＜N；
（2）X、Y、Z形成3原子分子M，每個原子價層電子均達到穩(wěn)定結構，所以M的分子式為HCN，其結構式為H-C≡N，根據結構式可知，1mol HCN中含π鍵數目為2×6.02×10²³或2N_A，故答案為：H-C≡N；2×6.02×10²³或2N_A；
（3）ZE₂^-為NO₂^-，YE₃^2-為CO₃^2-，NO₂^-中氮原子的價層電子對數為

5+1

2

=3，氮原子有一對孤電子對，所以NO₂^-的空間構型為V形或角形，CO₃^2-中碳原子的價層電子對數為

4+2

2

=3，所以碳原子的雜化方式為sp²雜化，故答案為：V形或角形； sp²；
（4）Y、E、Z分別與X形成的簡單化合物為CH₄、H₂O、NH₃，由于水分子之間氫鍵數高于氨分子之間者存在的氫鍵數，所以它們的沸點由高到低為H₂O、NH₃、CH₄，
故答案為：H₂O、NH₃、CH₄；
（5）根據晶胞結構圖可知，每個銅晶胞中含有銅原子數為8×

1

8

+6×

1

2

=4，根據b=

4×64 NA

(a×10-10)3

可得N_A=

256×1030

a3b

mol^-1，故答案為：

256×1030

a3b

mol^-1．

點評：本題主要考查了核外電子排布、分子結構、微粒結構、晶胞計算等知識點，中等難度，解題關鍵在根據元素周期表及原子結構推斷元素種類．