Question

已知原子序数依次增大的X、Y、Z、D、E、F六种前四周期元素。X是宇宙中最丰富的元素；Y和Z基态原子的未成对电子数均等于周期序数；D的氧化物是典型的两性氧化物；E是所在周期中电负性最大的元素；F的单质是一种紫红色金属，在潮湿空气中该金属表面会慢慢生成一种绿色固体。请回答下列问题(用元素符号或化学式表示)：

(1)X元素位于周期表的________区。

(2)基态D原子的价电子轨道表示式是______，其第一电离能反常地低于同周期前一种元素，原因是_______。

(3)YZ₂分子的电子式是__________，该分子的空间构型是_____________。

(4)甲是由X、Y、Z三种原子构成的含有16个电子的分子，甲中Y原子的杂化类型是_______，它能溶于水的原因是______________。

(5)金属F与XE的热浓溶液反应产物之一是X₃[FE₄]，该反应的化学方程式是______________。

(6)F与Z形成的一种晶胞结构如图，其中F原子均匀地分散在立方体内部，原子a、b、d的坐标参数依次为(0，0，0)、(， ， )、(3m，3m，3m)，则m=________。已知该晶体的密度为ρg/cm³， N_A是阿伏伽德罗常数值，则原子b和d之间的核间距是__________nm(列出计算式即可)。

Answer

s Mg原子的3s2全充满，反而比Al原子3p1稳定 直线型 sp2 HCHO和H2O分子间形成氢键，且都是极性分子，相似相溶 2Cu+8 HCl(浓) H2↑+2H3[CuCl4] ××107

【解析】原子序数依次增大的X、Y、Z、D、E、F六种前四周期元素。X是宇宙中最丰富的元素，X为H元素；Y和Z基态原子的未成对电子数均等于周期序数，则Y为C元素，Z为O或P元素；D的氧化物是典型的两性氧化物，D为Al元素，则Z为O元素；E是所在周期中电负性最大的元素，E为卤族元素；F的单质是一种紫红色金属，在潮湿空气中该金属表面会慢慢生成一种绿色固体，F为Cu元素，则E为Cl元素。

(1)X为H元素，价电子排布式为1s1，位于周期表的s区，故答案为：s；

(2) D为Al元素，基态D原子的价电子轨道表示式为，镁元素的3p为全空，为稳定状态，第一电离能比铝高，故答案为：；Mg原子的3s2全充满，反而比Al原子3p1稳定；

(3)YZ2为CO2，电子式为，C原子采用sp杂化，分子的空间构型直线型，故答案为：；直线型；

(4)甲是由X、Y、Z三种原子构成的含有16个电子的分子，甲为HCHO，其中C原子的价层电子对数=3+×(4-2×1-1×2)=3，采用sp2杂化，HCHO和H2O分子间形成氢键，且都是极性分子，根据相似相溶原理，HCHO能溶于水，故答案为：sp2；HCHO和H2O分子间形成氢键，且都是极性分子，相似相溶；

(5)金属铜与氯化氢的热浓溶液反应产物之一是H3[CuC14]，反应的化学方程式为2Cu+8 HCl(浓) H2↑+2H3[CuCl4] ，故答案为：2Cu+8 HCl(浓) H2↑+2H3[CuC14]；

(6)根据原子a、b、d的坐标参数依次为(0，0，0)、(， ， )、(3m，3m，3m)，可知a为坐标原点，则d的坐标为(， ， )，因此m=。

晶胞中，白球的数目为8×+1=2，黑球全部在晶胞内部，数目为4，化学式为Cu2O；把晶胞分成8个小的立方体如图，则Cu位于小立方体的中心，即小红球，则Cu+与O2-之间的最近距离为小立方体的体对角线的一半。Cu2O晶体的密度为ρ g•cm3，1mol晶胞的质量为2×144g，则晶胞的边长为cm=×107 nm，因此Cu+与O2-之间的最近距离为××107 nm，故答案为： ××107。

点睛：本题考查了电子排布式、晶胞的分析与计算、杂化理论的应用、分子极性的判断、氢键等，侧重于考查学生的分析能力和对基础知识的综合应用能力。本题的难点是晶胞的计算，关键是Ca2+与F-之间的最近距离为小立方体的体对角线的一半，或晶胞体对角线的四分之一。