Question

1911年，科学家发现汞在4.2K以下时电阻突然趋近于零——即低温超导性。1986年，科学家又发现了Nb₃Ge在23K下具有超导性。1987年2月，赵忠贤及合作者独立发现了在液氮温区(沸点77 K)的高温超导体，其晶胞如图所示，元素组成为Ba-Y-Cu-O(临界温度93 K)，推动了国际高温超导研究。赵忠贤院士获得2016年度国家最高科学技术奖。

回答下列问题：

(1)铌Nb位于第五周期，Nb的外围电子排布式为4d⁴5s¹，Nb位于_______族。

(2)下列关于Ge元素叙述正确的是______(从下列选项中选择)。

A．Ge晶体属于准金属，且为原子晶体        B．Ge属于p区的过渡金属     

C．Ge的第一电离能比As、Se均要小        D．Ge的电负性比C大

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

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

(5)图示材料的理想化学式(无空位时)为___________________，若Y(钇)元素的化合价为+3，则Cu的平均化合价为__________。

Answer

ⅤB AC sp3 小于 氨气分子中N原子形成3个N-H键，含有1对孤电子对，中心N原子采取sp3杂化，其分子构型为三角锥形 Ba2YCu3O9 +

【解析】

(1)铌Nb位于第五周期，Nb的外围电子排布式为4d45s1，在周期表的ds区，结合外围电子排布式分析判断；

(2)Ge处于第四周期第IVA族，处于金属与非金属交界处，具有一定的金属性与非金属性；

(3)Ge原子最外层电子全部参与成键，没有孤电子对，形成4个σ键；

(4)氨气分子中N原子形成3个N-H键，含有1对孤电子对，根据分子构型分析判断；

(5)均摊法计算结构单元中各原子数目，确定化学式，结合化合价规则确定Cu的平均化合价。

(1)铌Nb位于第五周期，Nb的外围电子排布式为4d45s1，在周期表的ds区，4d上有4个电子，5s上有一个电子，在ⅤB族；

(2)Ge处于第四周期第IVA族，属于p区元素，处于金属与非金属交界处，具有一定的金属性与非金属性，属于类金属、准金属；

A．Ge处于第四周期第IVA族，处于金属与非金属交界处，Ge晶体属于准金属，且为原子晶体，故A正确；

B．Ge属于p区，但不是过渡金属，故B错误；

C．同周期元素从左至右第一电离能逐渐增大，As的4p能级上含有3个电子，为半充满稳定状态，第一电离能较高，则第一电离能比As＞Se＞Ge，故C正确；

D．同主族从上到下非金属性减弱，电负性减弱，则Ge的电负性比C小，故D错误；

答案选AC；

(3)Ge原子最外层电子全部参与成键，没有孤电子对，形成4个σ键，杂化轨道数目为4，Ge原子采取sp3杂化；

(4)NH3也常作致冷剂，氨气分子中N原子形成3个N-H键，含有1对孤电子对，中心N原子采取sp3杂化，其分子构型为三角锥形，其键角小于109°28′；

(5)Ba、Y处于结构单元内部，结构单元中Ba原子数目=2、Y原子数目=1，Cu原子处于结构单元的顶点、棱上，Cu原子数目=8×+8×=3，O原子处于棱上、面上，O原子数目=20×+8×=9，故化学式为：Ba2YCu3O9，设Cu的平均化合价为a，则3a+2×(+2)+3+9×(−2)=0，解得a=+。