Question

17．A、B、C、D、E、F、G是前四周期（除稀有气体）原子序数依次增大的七种元素，A的原子核外电子只有一种运动状态；B、C的价电子层中未成对电子数都是2；D、E、F同周期；E核外的s、p能级的电子总数相筹；F与E同周期且第一电离能比E小；G的+1价离子（G⁺）的各层电子全充满．回答问题：
（1）写出E的基态原子的电子排布式1s²2s²2p⁶3s²．
（2）含有元素D的盐的焰色反应为黄色，许多金属形成的盐都可以发生焰色反应，其原因是激发态的电子从能量较高的轨道跃迁到能量较低的轨道时，以一定波长（可见光区域）光的形式释放能量．
（3）由元素A、B、F组成的原子个数比9：3：1的一种物质，分子中含三个相同的原子团，其结构简式为Al（CH₃）₃，该物质遇水爆炸，生成白色沉淀和无色气体，反应的化学方程式为Al（CH₃）₃+3H₂O=Al（OH）₃↓+3CH₄↑．
（4）G与C可形成化合物GC和G₂C，已知GC在加热条件下易转化为G₂C，试从原子结构的角度解释发生转化的原因Cu²⁺离子外围电子排布式为3d⁹，而Cu⁺离子外围电子排布式为3d¹⁰，为全满稳定状态，所以Cu₂O比CuO稳定．
（5）G与氮元素形成的某种化合物的晶胞结构如图所示，则该化合物的化学式为Cu₃N，氮原子的配位数为6．若晶体密度为a g•cm^-3，则G原子与氮原子最近的距离为$\root{3}{\frac{206}{8a{N}_{A}}}$×10¹⁰pm（写出数学表达式，阿伏加德罗常数的值用N_A表示）．

Answer 1

分析 在前四周期中原子序数依次增大的六种元素A、B、C、D、E、F、G中，A的原子核外电子只有一种运动状态，故A为H；周期元素B、C的价电子层中未成对电子数都是2，则B、C核外电子排布为1s²2s²2p²或1s²2s²2p⁴，分别为C、O；E核外的s、p能级的电子总数相等，则E为Mg；F原子序数大于E，F与E同周期且第一电离能比E小，则F为Al；D、E、F同周期，则D为Na元素；G的+1价离子（G⁺）的各层电子全充满，元素的基态原子最外能层只有一个电子，其它能层均已充满电子，则核外电子数为2+8+18+1=29，故G为Cu，据此进行解答．

解答 解：在前四周期中原子序数依次增大的六种元素A、B、C、D、E、F、G中，A的原子核外电子只有一种运动状态，故A为H；周期元素B、C的价电子层中未成对电子数都是2，则B、C核外电子排布为1s²2s²2p²或1s²2s²2p⁴，分别为C、O；E核外的s、p能级的电子总数相等，则E为Mg；F原子序数大于E，F与E同周期且第一电离能比E小，则F为Al；D、E、F同周期，则D为Na元素；G的+1价离子（G⁺）的各层电子全充满，元素的基态原子最外能层只有一个电子，其它能层均已充满电子，则核外电子数为2+8+18+1=29，故G为Cu，
（1）E为Mg元素，其原子核外有12个电子，根据构造原理书写其核外电子排布式为1s²2s²2p⁶3s²，
故答案为：1s²2s²2p⁶3s²；
 （2）D为Na元素，钠盐的焰色反应的火焰呈黄色；许多金属盐都可以发生焰色反应，其原因为：灼烧时电子从基态到激发态，激发态电子从能量较高的轨道跃迁到能量较低的轨道时，以一定波长光的形式释放能量，从而出现不同的颜色，
故答案为：黄；激发态的电子从能量较高的轨道跃迁到能量较低的轨道时，以一定波长（可见光区域）光的形式释放能量；
（3）由元素H、C、Al组成的原子个数比9：3：1的一种物质，分子中含三个相同的原子团，其结构简式为Al（CH₃）₃，该物质遇水爆炸，生成白色沉淀和无色气体，反应的化学方程式为：Al（CH₃）₃+3H₂O=Al（OH）₃↓+3CH₄↑，
故答案为：Al（CH₃）₃；Al（CH₃）₃+3H₂O=Al（OH）₃↓+3CH₄↑；
（4）GC和G₂C分别为CuO、Cu₂O，由于Cu²⁺离子外围电子排布式为3d⁹，而Cu⁺离子外围电子排布式为3d¹⁰，为全满稳定状态，所以Cu₂O比CuO稳定，
故答案为：Cu²⁺离子外围电子排布式为3d⁹，而Cu⁺离子外围电子排布式为3d¹⁰，为全满稳定状态，所以Cu₂O比CuO稳定；
（5）晶胞中Cu原子数目=12×$\frac{1}{4}$=3、N原子数目=8×$\frac{1}{8}$=1，故该化合物的化学式为：Cu₃N；
以顶点N原子为例，每个N原子周围距离最近的铜原子有6个，所以N的配位数为6；
设G原子与氮原子最近的距离为bcm，则晶胞棱长=2bcm，则晶胞体积=（2bcm）³，故晶体的密度=$\frac{\frac{M}{{N}_{A}}}{V}$=$\frac{\frac{206}{{N}_{A}}}{（2b）^{3}}$g•cm^-3=ag•cm^-3，则b=$\root{3}{\frac{206}{8a{N}_{A}}}$cm=$\root{3}{\frac{206}{8a{N}_{A}}}$×10¹⁰pm，
故答案为：Cu₃N；6；$\root{3}{\frac{206}{8a{N}_{A}}}$×10¹⁰．

点评 本题考查位置、结构与性质关系的综合应用，为高频考点，题目难度较大，涉及元素推断、晶胞计算、原子核外电子排布等知识，明确物质结构、原子结构及基本原理是解本题关键，难点是晶胞计算，试题培养了学生的分析、理解能力及逻辑推理能力．