Question

7．X、Y、Z、R、M是原子序數(shù)依次增大的五種元素，基態(tài)X原子的s電子數(shù)比p電子數(shù)多3個(gè)，
Y、Z同周期且相鄰，第一電離能：Y＞Z，Z、R同主族，M核外電子有29種運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，
請(qǐng)回答下列問(wèn)題：
（1）化合物XCl₃的中心原子雜化類型為sp²；RCl₂ 的立體構(gòu)型為V；
（2）H₂Z、H₂R的沸點(diǎn)分別為100℃、-60.4℃，試解釋其原因H₂O分子間可以形成氫鍵，H₂S分子間不能形成氫鍵；
（3）H₂RO₃的K₁和K₂分別為1.54×10^-2和1.02×10^-7，請(qǐng)根據(jù)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)的關(guān)系解釋K₁＞K₂的原因SO₃^2-與H⁺間的結(jié)合能力強(qiáng)于HSO₃^-與H⁺間的結(jié)合能力，故H₂SO₃比HSO₃^-更易電離出離子，電離程度大，對(duì)應(yīng)K值大；
（4）Z、M形成的一種化合物晶胞如圖所示：
①該化合物的化學(xué)式為Cu₂O；
②若晶胞參數(shù)為apm．列式計(jì)算該晶胞的密度ρ=$\frac{288}{{a}^{3}{N}_{A}×1{0}^{-30}}$g•cm^-3．

Answer 1

分析 X、Y、Z、R、M是原子序數(shù)依次增大五種元素，M核外電子有29種運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，則M為Cu；基態(tài)X原子的s電子數(shù)比p電子數(shù)多3個(gè)，原子核外電子排布式為1s²2s²2p¹，則X為B元素；在周期表中Y與Z相鄰且第一電離能Y＞Z，Z、R同主族，則Y處于Ⅱ族或ⅤA族，結(jié)合原子序數(shù)可知，若Y處于ⅡA族，R的原子序數(shù)大于Cu，不符合題意，故Y為N元素、Z為O元素、R為S元素；
（1）化合物BCl₃中B原子孤電子對(duì)數(shù)=$\frac{3-1×3}{2}$=0，價(jià)層電子對(duì)數(shù)=3+0=3，SCl₂分子中S原子價(jià)層電子對(duì)個(gè)數(shù)是4且含有2個(gè)孤電子對(duì)，根據(jù)價(jià)層電子對(duì)理論判斷原子雜化及微粒空間構(gòu)型判斷；
（2）H₂O分子間可以形成氫鍵，H₂S分子間不能形成氫鍵；
（3）SO₃^2-與H⁺間的結(jié)合能力強(qiáng)于HSO₃^-與H⁺間的結(jié)合能力；
（4）①Cu與O形成的化合物為Cu₂O、CuO，根據(jù)均攤法計(jì)算晶胞中黑色球、白色球數(shù)目，進(jìn)而確定化學(xué)式；
②結(jié)合分子中含有原子數(shù)目，表示出晶胞質(zhì)量，再根據(jù)ρ=$\frac{m}{V}$計(jì)算晶胞密度．

解答 解：X、Y、Z、R、M是原子序數(shù)依次增大五種元素，M核外電子有29種運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，則M為Cu；基態(tài)X原子的s電子數(shù)比p電子數(shù)多3個(gè)，原子核外電子排布式為1s²2s²2p¹，則X為B元素；在周期表中Y與Z相鄰且第一電離能Y＞Z，Z、R同主族，則Y處于Ⅱ族或ⅤA族，結(jié)合原子序數(shù)可知，若Y處于ⅡA族，R的原子序數(shù)大于Cu，不符合題意，故Y為N元素、Z為O元素、R為S元素；
（1）化合物BCl₃中B原子孤電子對(duì)數(shù)=$\frac{3-1×3}{2}$=0，價(jià)層電子對(duì)數(shù)=3+0=3，其B原子雜化方式為sp²；SCl₂分子中S原子價(jià)層電子對(duì)個(gè)數(shù)是4且含有2個(gè)孤電子對(duì)，所以該分子空間構(gòu)型是V形，故答案為：sp²；V；
（2）H₂O分子間可以形成氫鍵，H₂S分子間不能形成氫鍵，氫鍵導(dǎo)致物質(zhì)的熔沸點(diǎn)升高，所以水的熔沸點(diǎn)高于硫化氫，故答案為：H₂O分子間可以形成氫鍵，H₂S分子間不能形成氫鍵；
（3）SO₃^2-與H⁺間的結(jié)合能力強(qiáng)于HSO₃^-與H⁺間的結(jié)合能力，導(dǎo)致亞硫酸比亞硫酸氫根離子更易電離出氫離子，電離程度大，對(duì)應(yīng)的K值大，
故答案為：SO₃^2-與H⁺間的結(jié)合能力強(qiáng)于HSO₃^-與H⁺間的結(jié)合能力，故H₂SO₃比HSO₃^-更易電離出離子，電離程度大，對(duì)應(yīng)K值大；
（4）①Cu與O形成的化合物為Cu₂O、CuO，黑色球個(gè)數(shù)為4、白色球個(gè)數(shù)=1+8×$\frac{1}{8}$=2，則黑色球與白色球個(gè)數(shù)之比為2：1，所以其化學(xué)式為Cu₂O，
故答案為：Cu₂O；
②ρ=$\frac{m}{V}$=$\frac{\frac{144}{{N}_{A}}×2}{（a×1{0}^{-10}）^{3}}$g•cm^-3=$\frac{288}{{a}^{3}{N}_{A}×1{0}^{-30}}$g•cm^-3，故答案為：$\frac{288}{{a}^{3}{N}_{A}×1{0}^{-30}}$．

點(diǎn)評(píng) 本題考查物質(zhì)結(jié)構(gòu)和性質(zhì)的相互關(guān)系及應(yīng)用，為高頻考點(diǎn)，涉及晶胞計(jì)算、原子雜化方式判斷、氫鍵對(duì)物質(zhì)性質(zhì)的影響、微�？臻g構(gòu)型判斷等知識(shí)點(diǎn)，側(cè)重考查學(xué)生分析判斷及計(jì)算能力，明確價(jià)層電子對(duì)互斥理論、均攤分是解本題關(guān)鍵，難點(diǎn)是晶胞計(jì)算，題目難度中等．