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2.W、X、Y、Z、Q是原子序数依次增大的前四周期元素.W是宇宙中最丰富的元素;X、Z元素原子基态时,核外电子均排布在3个能级上,且它们的价电子层上均有两个未成对电子;向含有Q2+的溶液中滴加氨水,形成蓝色沉淀,再滴加氨水,沉淀溶解,得到深蓝色溶液.
回答下列问题:
(1)第一电离能Y大于Z,电负性Y小于Z(均选填“大于”、“小于”或“等于”).
(2)写出与XZ分子互为等电子体的一种离子的化学式CN-.
(3)若向含有Q2+的硫酸盐溶液中滴加过量氨水,得到深蓝色溶液后再加乙醇,有深蓝色晶体析出,原因是乙醇极性比水小,[Cu(NH3)4]SO4在乙醇中的溶解度小于在水中的溶解度,故有晶体析出;该深蓝色晶体中,中心离子的电子排布式为[Ar]3d9,配体为NH3.
(4)已知W、Y形成的一组二元化合物化学式为:YW3、Y2W4、Y3W5、Y4W6…其中,YW3分子中Y原子的杂化类型为sp3杂化;这组化合物的通式为NnHn+2.W、Y形成的化合物的种类比W、X形成的化合物的种类少(填“多”或“少”).
(5)Q单质的晶体属于面心立方最密堆积.已知Q单质的密度是dg•cm-3,NA表示阿伏伽德罗常数的值,Q的相对原子质量为M,则Q晶体中最邻近的原子核间距为$\frac{\sqrt{2}}{2}$×$\root{3}{\frac{4M}{d{N}_{A}}}$cm(用含M、d、NA的代数式表示).Q原子在晶胞中的空间利用率为$\frac{\sqrt{2}π}{6}$×100%(用含π的代数式表示).

分析 W是宇宙中最丰富的元素,W为H元素;X、Z元素原子基态时,核外电子均排布在3个能级上,它们的价电子层上均有两个未成对电子,核外电子排布式分别为1s22s22p2、1s22s22p4,且Z的原子序数较大,则X为C元素,Z为O元素;Y的原子序数介于碳、氧之间,故Y为N元素;向含有Q2+的溶液中滴加氨水,形成蓝色沉淀,再滴加氨水,沉淀溶解,得到深蓝色溶液,则Q为Cu元素.
(1)N元素原子的2p轨道为半满稳定结构,能量较低,第一电离能高于同周期相邻元素的;同周期元素从左到右,元素的电负性逐渐增大;
(2)原子总数相同、价电子总数也相同的微粒互为等电子体;
(3)乙醇的极性小于水的,[Cu(NH3)4]SO4在乙醇中的溶解度小于在水中的溶解度,向溶液中加入乙醇后会析出蓝色晶体[Cu(NH3)4]SO4;
(4)NH3分子中N原子形成3个键,含有1对孤对电子,杂化轨道数目为4;根据已知分子式可知,H原子数目故N原子数目多2;N原子形成3个键,而碳原子形成4个键,故C、H形成的化合物较多;
(5)根据均摊法计算晶胞中Cu原子数目,用阿伏伽德罗常数表示出晶胞质量,晶胞边长a=$\root{3}{\frac{m}{ρ}}$,晶胞中位于面对角线上的原子相切,距离最近,则晶体中最邻近的原子核间距为晶胞棱长的$\frac{\sqrt{2}}{2}$倍,设Cu原子半径为a,则晶胞晶胞棱长为2$\sqrt{2}$a,在晶胞中的空间利用率=$\frac{原子总体积}{晶胞体积}$×100%.

解答 解:W是宇宙中最丰富的元素,W为H元素;X、Z元素原子基态时,核外电子均排布在3个能级上,它们的价电子层上均有两个未成对电子,核外电子排布式分别为1s22s22p2、1s22s22p4,且Z的原子序数较大,则X为C元素,Z为O元素;Y的原子序数介于碳、氧之间,故Y为N元素;向含有Q2+的溶液中滴加氨水,形成蓝色沉淀,再滴加氨水,沉淀溶解,得到深蓝色溶液,则Q为Cu元素.
(1)N元素原子的2p轨道为半满稳定结构,能量较低,第一电离能高于同周期相邻元素的,则第一电离能N>O,同周期元素从左到右,元素的电负性逐渐增大,则电负性N<O,
故答案为:大于;小于;
(2)与CO互为等电子体微粒含有2个原子、10个价电子,所以CO互为等电子体的微粒化学式为:N2、CN-等,
故答案为:CN-;
(3)氨水和硫酸铜反应生成氢氧化铜蓝色沉淀,当氨水过量时,氨水和氢氧化铜反应生成可溶性的铜氨络合物,所以难溶物溶解得到深蓝色的透明溶液,涉及的离子方程式为:Cu2++2NH3•H2O=Cu(OH)2↓+2NH4+、Cu(OH)2+4NH3=[Cu(NH3)4]2++2OH-,再向深蓝色透明溶液加入乙醇,由于乙醇极性比水小,[Cu(NH3)4]SO4在乙醇中的溶解度小于在水中的溶解度,所以会析出深蓝色的晶体Cu(NH3)4SO4•H2O,形成4个配位键,配体为NH3,中心离子的电子排布式为[Ar]3d9,
故答案为:乙醇极性比水小,[Cu(NH3)4]SO4在乙醇中的溶解度小于在水中的溶解度,故有晶体析出;[Ar]3d9;NH3;
(4)NH3分子中N原子形成3个键,含有1对孤对电子,杂化轨道数目为4,N原子杂化方式为sp3杂化;根据已知分子式可知,H原子数目故N原子数目多2,该物质组成通式为NnHn+2;N原子形成3个键,而碳原子形成4个键,故C、H形成的化合物较多,N、H形成的化合物较少,
故答案为:sp3杂化;NnHn+2;少;
(5)Cu单质的晶体属于面心立方最密堆积,一个晶胞中含有Cu原子数目为8×$\frac{1}{8}$+6×$\frac{1}{2}$=4,晶胞质量为4×$\frac{M}{{N}_{A}}$g,则晶胞边长=$\root{3}{\frac{4×\frac{M}{{N}_{A}}g}{dg•c{m}^{-3}}}$=$\root{3}{\frac{4M}{d{N}_{A}}}$cm,晶胞中位于面对角线上的原子相切,距离最近,则晶体中最邻近的原子核间距为晶胞棱长的$\frac{\sqrt{2}}{2}$倍,晶体中最邻近的原子核间距为$\frac{\sqrt{2}}{2}$×$\root{3}{\frac{4M}{d{N}_{A}}}$cm,
设Cu原子半径为a,则晶胞晶胞棱长为2$\sqrt{2}$a,晶胞中的空间利用率=$\frac{4×\frac{4}{3}π{a}^{3}}{(2\sqrt{2}a)^{3}}$×100%=$\frac{\sqrt{2}π}{6}$×100%,
故答案为:$\frac{\sqrt{2}}{2}$×$\root{3}{\frac{4M}{d{N}_{A}}}$;$\frac{\sqrt{2}π}{6}$×100%.

点评 本题综合考查物质的结构和性质,涉及核外电子排布、电负性、电离能、等电子体、配合物、杂化方式、晶胞计算等,(5)中计算关键是理解原子半径与晶胞棱长关系,难度中等.

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