Question

【題目】1911年，科學家發現汞在4.2K以下時電阻突然趨近于零——即低溫超導性。1986年，科學家又發現了Nb3Ge在23K下具有超導性。1987年2月，趙忠賢及合作者獨立發現了在液氮溫區(沸點77 K)的高溫超導體，其晶胞如圖所示，元素組成為Ba-Y-Cu-O(臨界溫度93 K)，推動了國際高溫超導研究。趙忠賢院士獲得2016年度國家最高科學技術獎。

回答下列問題：

(1)鈮Nb位于第五周期，Nb的外圍電子排布式為4d45s1，Nb位于_______族。

(2)下列關于Ge元素敘述正確的是______(從下列選項中選擇)。

A．Ge晶體屬于準金屬，且為原子晶體 B．Ge屬于p區的過渡金屬

C．Ge的第一電離能比As、Se均要小 D．Ge的電負性比C大

(3)Ge(CH3)2Cl2分子的中心原子Ge的雜化方式是______________。

(4)NH3也常作致冷劑，其鍵角_______(填“大于”或“小于”)109°28′，主要原因是___________________________________________________________________________。

(5)圖示材料的理想化學式(無空位時)為___________________，若Y(釔)元素的化合價為+3，則Cu的平均化合價為__________。

Answer 1

【答案】ⅤB AC sp3 小于 氨氣分子中N原子形成3個N-H鍵，含有1對孤電子對，中心N原子采取sp3雜化，其分子構型為三角錐形 Ba2YCu3O9 +

【解析】

(1)鈮Nb位于第五周期，Nb的外圍電子排布式為4d45s1，在周期表的ds區，結合外圍電子排布式分析判斷；

(2)Ge處于第四周期第IVA族，處于金屬與非金屬交界處，具有一定的金屬性與非金屬性；

(3)Ge原子最外層電子全部參與成鍵，沒有孤電子對，形成4個σ鍵；

(4)氨氣分子中N原子形成3個N-H鍵，含有1對孤電子對，根據分子構型分析判斷；

(5)均攤法計算結構單元中各原子數目，確定化學式，結合化合價規則確定Cu的平均化合價。

(1)鈮Nb位于第五周期，Nb的外圍電子排布式為4d45s1，在周期表的ds區，4d上有4個電子，5s上有一個電子，在ⅤB族；

(2)Ge處于第四周期第IVA族，屬于p區元素，處于金屬與非金屬交界處，具有一定的金屬性與非金屬性，屬于類金屬、準金屬；

A．Ge處于第四周期第IVA族，處于金屬與非金屬交界處，Ge晶體屬于準金屬，且為原子晶體，故A正確；

B．Ge屬于p區，但不是過渡金屬，故B錯誤；

C．同周期元素從左至右第一電離能逐漸增大，As的4p能級上含有3個電子，為半充滿穩定狀態，第一電離能較高，則第一電離能比As＞Se＞Ge，故C正確；

D．同主族從上到下非金屬性減弱，電負性減弱，則Ge的電負性比C小，故D錯誤；

答案選AC；

(3)Ge原子最外層電子全部參與成鍵，沒有孤電子對，形成4個σ鍵，雜化軌道數目為4，Ge原子采取sp3雜化；

(4)NH3也常作致冷劑，氨氣分子中N原子形成3個N-H鍵，含有1對孤電子對，中心N原子采取sp3雜化，其分子構型為三角錐形，其鍵角小于109°28′；

(5)Ba、Y處于結構單元內部，結構單元中Ba原子數目=2、Y原子數目=1，Cu原子處于結構單元的頂點、棱上，Cu原子數目=8×+8×=3，O原子處于棱上、面上，O原子數目=20×+8×=9，故化學式為：Ba2YCu3O9，設Cu的平均化合價為a，則3a+2×(+2)+3+9×(2)=0，解得a=+。