Question

14．X、Y、Z、W、U为原子序数依次增大的前四周期元素，X、Y、Z三种元素位于第二周期且相邻，W是非金属元素，其中基态Y原子的2p轨道处于半充满状态，基态W原子的3p能级上有一个未成对电子．含U的化合物的焰色为紫色．试回答下列问题：
（1）Y的简单氢化物分子式为NH₃，写出W的价电子排布图．
（2）X的一种氢化物的相对分子质量为28，其分子中σ键与π键的键数之比为5：1．
（3）向硫酸铜溶液中逐滴滴入Y的氢化物的水溶液至过量，用离子方程式表示该过程出现的现象变化（分步写）：Cu²⁺+2NH₃•H₂O=Cu（OH）₂↓+2NH₄⁺；Cu（OH）₂+4NH₃•H₂O=[Cu（NH₃）₄]²⁺+2OH^-+4H₂O．
（4）化合物甲由Z、U两元素组成，其晶胞如图所示．
①下列有关该晶体的说法中正确的是BC（选填选项字母）．
A．每个晶胞中含有14个U⁺和13个Z^2-
B．晶体中每个U⁺周围距离U⁺最近的Z^2-有6个
C．该晶体属于离子晶体
D．甲的化学式为U₂Z．
②甲的密度为ag•cm^-3，晶胞的体积是$\frac{284}{a{N}_{A}}$cm³（只要求列出计算式，阿伏加德罗常数用N_A表示）．

Answer 1

分析 X、Y、Z、U为原子序数依次增大的前四周期元素，基态Y原子的2p轨道处于半充满状态，则外围排布为2s²2p³，则Y为氮元素，X、Y、Z三种元素位于第二周期且相邻，可知X为C元素，Z为O元素，基态W原子的3p能级上有一个未成对电子，且W为非金属，应为Cl元素，含U的化合物的焰色为紫色，则U为钾元素，以此解答该题．

解答 解：X、Y、Z、U为原子序数依次增大的前四周期元素，基态Y原子的2p轨道处于半充满状态，则外围排布为2s²2p³，则Y为氮元素，X、Y、Z三种元素位于第二周期且相邻，可知X为C元素，Z为O元素，基态W原子的3p能级上有一个未成对电子，且W为非金属，应为Cl元素，含U的化合物的焰色为紫色，则U为钾元素，
（1）Y为N元素，对应的简单氢化物分子式为NH₃，W为Cl，对应的价电子排布图为，故答案为：NH₃；；
（2）X为碳元素，一种氢化物的相对分子质量为28，该氢化物为C₂H₄，分子中含有1个C=C双键、4个C-H，C=C双键含有1个σ键、1个π键，单键为σ键，故C₂H₄分子中σ键与π键的键数之比为5：1
故答案为：5：1；
（3）向硫酸铜溶液中逐滴滴入氨水溶液至过量，先生成氢氧化铜与硫酸铵，有蓝色沉淀生成，继续滴加过量的氨水，氢氧化铜与氨水反应生成四氨合铜络离子，蓝色沉淀消失，溶液呈深蓝色，反应离子方程式为：Cu²⁺+2NH₃•H₂O=Cu（OH）₂↓+2NH₄⁺；Cu（OH）₂+4NH₃•H₂O=[Cu（NH₃）₄]²⁺+2OH^-+4H₂O，
故答案为：Cu²⁺+2NH₃•H₂O=Cu（OH）₂↓+2NH₄⁺；Cu（OH）₂+4NH₃•H₂O=[Cu（NH₃）₄]²⁺+2OH^-+4H₂O；
（4）①A．由图可知晶胞中K原子数目为8×$\frac{1}{8}$+6×$\frac{1}{2}$=4，O原子数目为4×2×$\frac{1}{4}$+8×$\frac{1}{2}$+8×$\frac{1}{4}$=8，每个晶胞中含有4个K⁺和4O₂^-，故A错误；
B．由晶胞结构可知，晶体中每个K⁺周围距离K⁺最近的O₂^-有6个，故B正确；
C．该晶体由K⁺和O₂^-构成，属于离子晶体，故C正确；
D．化合物甲由Z、U两元素组成，其晶胞如右图所示．由晶胞结构可知，晶胞中K原子数目为8×$\frac{1}{8}$+6×$\frac{1}{2}$=4，O原子数目为4×2×$\frac{1}{4}$+8×$\frac{1}{2}$+8×$\frac{1}{4}$=8，故K原子与O原子数目之比为4：8=1：2，故甲的化学式为KO₂，故D错误．
故答案为：BC；
②晶胞的质量为$\frac{4×71}{{N}_{A}}$g，甲的密度为a g•cm^-3，则晶胞的体积是$\frac{\frac{4×71}{{N}_{A}}g}{ag/c{m}^{3}}$=$\frac{284}{a{N}_{A}}$cm³，
故答案为：$\frac{284}{a{N}_{A}}$．

点评 本题考查结构性质位置关系、化学键、晶胞结构与计算等，为高频考点，侧重于学生的分析能力和计算能力的考查，难度中等，推断元素是解题关键，注意利用均摊法进行晶胞的计算．