Question

19．X、Y、Z、U為原子序數依次增大的前四周期元素，X、Y、Z三種元素位于同一周期，其中基態Y原子的2p軌道處于半充滿狀態，Y和Z的單質可以通過分離液態空氣的方法大量制得，且XZ₂與Y₂Z互為等電子體．含U的化合物的焰色為紫色．試回答下列問題：
（1）U單質的原子堆積方式為體心立方堆積，Y的價電子排布式為2s²2p³．
（2）化合物甲由Z、U兩元素組成，其晶胞如圖所示．
①甲的化學式為KO₂．
②下列有關該晶體的說法中正確的是BC（選填選項字母）．
A．每個晶胞中含有14個U⁺和13個Z₂^-
B．晶體中每個U⁺周圍距離最近的U⁺有6個
C．該晶體屬于離子晶體
③甲的密度為a g•cm^-3，則晶胞的體積是$\frac{284}{a{N}_{A}}$×10^-6 m³（只要求列出計算式，阿伏加德羅常數的值用N_A表示）．

Answer 1

分析 X、Y、Z、U為原子序數依次增大的前四周期元素，基態Y原子的2p軌道處于半充滿狀態，則外圍排布為2s²2p³，則Y為氮元素；X、Y、Z三種元素位于同一周期，Y和Z的單質可以通過分離液態空氣的方法大量制得，且XZ₂與Y₂Z互為等電子體，X與Z的質子數之和為14，則為CO₂與N₂O，故X為碳元素、Z為氧元素；含U的化合物的焰色為紫色，則U為鉀元素，據此解答．

解答 解：X、Y、Z、U為原子序數依次增大的前四周期元素，基態Y原子的2p軌道處于半充滿狀態，則外圍排布為2s²2p³，則Y為氮元素；X、Y、Z三種元素位于同一周期，Y和Z的單質可以通過分離液態空氣的方法大量制得，且XZ₂與Y₂Z互為等電子體，X與Z的質子數之和為14，則為CO₂與N₂O，故X為碳元素、Z為氧元素；含U的化合物的焰色為紫色，則U為鉀元素，
（1）U為鉀元素，K單質的原子堆積方式為體心立方堆積，Y為氮元素，Y的價電子排布式為2s²2p³，
故答案為：體心立方堆積；2s²2p³；
（2）①由晶胞結構可知，晶胞中K原子數目為8×$\frac{1}{8}$+6×$\frac{1}{2}$=4，O原子數目為4×2×$\frac{1}{4}$+8×$\frac{1}{2}$+8×$\frac{1}{4}$=8，故K原子與O原子數目之比為4：8=1：2，故甲的化學式為KO₂，
故答案為：KO₂；
②A．由①中計算可知，每個晶胞中含有4個K⁺和4O₂^-，故A錯誤；
B．由晶胞結構可知，晶體中每個K⁺周圍距離K⁺最近的O₂^-有6個，故B正確；
C．該晶體由K⁺和4O₂^-構成，屬于離子晶體，故C正確；
故答案為：BC；
③晶胞的質量為$\frac{4×71}{{N}_{A}}$g，甲的密度為a g•cm^-3，則晶胞的體積是$\frac{\frac{4×71}{{N}_{A}}}{a}$cm³=$\frac{284}{a{N}_{A}}$×10^-6m³，
故答案為：$\frac{284}{a{N}_{A}}$×10^-6．

點評 本題考查結構性質位置關系、化學鍵、晶胞結構與計算等，難度中等，推斷元素是解題關鍵，注意利用均攤法進行晶胞的計算．