Question

6．根據元素周期表中第四周期元素的相關知識，回答下列問題：
（1）第四周期元素的基態原子的電子排布中4s軌道上只有一個電子的元素有3種；寫出Cu⁺的核外電子排布式1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d¹⁰．
（2）按電子排布，可將周期表里的元素劃分成五個區域，第四周期元素中屬于s區的元 素有2種，屬于d區的元素有8種．
（3）CaO晶胞如圖1所示，CaO晶體中Ca²⁺的配位數為6；CaO的焰色反應為磚紅色，許多金屬或它們的化合物都可 以發生焰色反應，其原因是激發態的電子從能量高的軌道躍遷到能量較低的軌道時，以一定波長光的形式釋放能量．
（4）由疊氮化鉀（KN₃）熱分解可得純N₂：2KN₃（s）═2K（l）+3N₂（g），下列有關說法正確的是BC（填選項字母）．
A．NaN₃與KN₃結構類似，前者晶格能較小
B．晶體鉀的晶胞結構如圖2所示，每個晶胞中分攤2個鉀原子
C．氮的第一電離能大于氧
D．氮氣常溫下很穩定，是因為氮的電負性小
（5）二氧化鈦（TiO₂）是常用的、具有較高催化活性和穩定性的光催化劑．O₂在其催化作用下，可將CN-氧化成CNO^-．CN^-的電子式為，CNO^-的中心原子的雜化方式為sp．
（6）在CrCl₃溶液中，一定條件下存在組成為[CrCl_n（H₂O）]^x+（n和x均為正整數）的配 離子，將其通過氫離子交換樹脂（R-H），可發生離子交換反應：
[CrCl_n（H₂O）_6-n]^x++xR-H→R_x[CrCl_n（H₂O）_6-n]+xH⁺將含0.0015mol[CrCl_n（H₂O）_6-n]^x+的溶液，與R-H完全交換后，中和生成的H+需濃度為0.1200mol•L^-1 NaOH溶液25.00mL，則該配離子的化學式為[CrCl（H₂O）₅]²⁺．

Answer 1

分析 （1）第四周期元素的基態原子的電子排布中4s軌道上只有一個電子，外圍電子排布為4s¹、3d⁵4s¹、3d¹⁰4s¹；Cu原子失去4s能級電子形成Cu⁺；
（2）第四周期元素中屬于s區的元素有K、Ca種，屬于d區的元素有ⅢB族～ⅦB族元素、Ⅷ族元素；
（3）O^2-的配位數為6，為1：1型化合物，則Ca²⁺的配位數也為6；
激發態的電子從能量高的軌道躍遷到能量低的軌道，以一定波長光的形式釋放能量；
（4）A．NaN₃與KN₃結構類似，陽離子半徑越小，晶格能越大；
B．晶體鉀為體心立方密堆積；
C．氮元素原子2p能級為半滿穩定狀態，能量較低，第一電離能高于氧元素的；
D．氮氣分子之間形成三鍵，鍵能很大，常溫下很穩定；
（5）CN^-與N₂互為等電子體，二者結構相似，CN^-中C原子與N原子之間形成3對共用電子對；CNO^-與CO₂為等電子體，與CO₂雜化類型一致；
（6）中和發生反應：H⁺+OH^-=H₂O，由中和生成的H⁺需要的NaOH溶液，可得出H⁺物質的量，進而計算出x，[CrCl_n（H₂O）_6-n]^x+中Cr的化合價為+3價，化合價代數和等于離子所帶電荷，據此計算n的值，進而確定該配離子化學式．

解答 解：（1）4s軌道上只有1個電子的元素有K、Cr、Cu三種元素；Cu原子序數為29，核外電子排布式為：1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d¹⁰4s¹，Cu⁺失去最外層電子，即失去了4s軌道的電子，
故答案為：3；1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d¹⁰；
（2）s區包括第ⅠA、ⅡA族，第四周期只有K、Ca兩種元素，屬于d區的元素有ⅢB族～ⅦB族元素、Ⅷ族元素，共8種元素，
故答案為：2；8；
（3）O^2-的配位數為6，為1：1型化合物，則Ca²⁺的配位數也為6，激發態的電子從能量高的軌道躍遷到能量低的軌道，以一定波長光的形式釋放能量，
故答案為：6；激發態的電子從能量高的軌道躍遷到能量較低的軌道時，以一定波長光的形式釋放能量；
（4）A．離子半徑小，晶格能越大，鈉離子半徑小于鉀離子，NaN₃的晶格能大于KN₃的，故A錯誤；
B．鉀原子位于頂點和體心，每個晶胞含鉀原子為1+8×$\frac{1}{8}$=2，故B正確；
C．氮原子價電子排布式為2s²2p³，2p軌道半充滿，較為穩定，第一電離能大于氧原子，故C正確；
D．氮氣分子內形成氮氮三鍵，鍵能很大，所以其化學性質穩定，并不是因為電負性小，故D錯誤；
故答案為：BC；
（5）CN^-與N₂互為等電子體，二者結構相似，CN^-中C原子與N原子之間形成3對共用電子對，CN^-的電子式為，CNO^-離子與CO₂為等電子體，與CO₂雜化類型一致，為sp雜化，
故答案為：；sp雜化；
（6）中和生成的H⁺需濃度為0.1200mol/L氫氧化鈉溶液25.00mL，由H⁺+OH^-=H₂O，可以得出H⁺的物質的量為0.12mol/L×25.00×10^-3L=0.003mol，所以x=$\frac{0.003mol}{0.0015mol}$=2，
[CrCl_n（H₂O）_6-n]^x+中Cr的化合價為+3價，則有3-n=2，解得n=1，即該配離子的化學式為[CrCl（H₂O）₅]²⁺，
故答案為：[CrCl（H₂O）₅]²⁺．

點評 本題綜合考查物質結構與性質，涉及核外電子排布規律、電離能、雜化理論、分子結構、晶胞結構、配位鍵等，難度中等，（5）中注意利用等電子體分析解答．