Question

18．物質結構決定物質性質．回答下列問題：
A、B、C、D為原子序數(shù)依次增大的四種元素，A^2-和B⁺具有相同的電子構型；C、D為同周期元素，C核外電子總數(shù)是最外層電子數(shù)的3倍；D元素最外層有一個未成對電子．回答下列問題：
（1）四種元素中電負性最大的是O（填元素符號），其中C原子的核外電子排布式為1s²2s²2p⁶3s²3p³．
（2）單質A有兩種同素異形體，其中沸點高的是O₃（填分子式）；B的氫化物所屬的晶體類型為離子晶體．
（3）化合物D₂A的立體構型為V形．中心原子的雜化軌道類型為sp³．
（4）A和B能夠形成化合物F，其晶胞結構如圖所示（大黑色球為A，小黑色球為B），晶胞參數(shù)a=0.566nm，F(xiàn)的化學式為Na₂O：列式計算晶體F的密度（g．cm^-3）2.27g•cm^-3．

Answer 1

分析 C核外電子總數(shù)是最外層電子數(shù)的3倍，應為P元素，C、D為同周期元素，則應為第三周期元素，D元素最外層有一個未成對電子，應為Cl元素，A^2-和B⁺具有相同的電子構型，結合原子序數(shù)關系可知A為O元素，B為Na元素．
（1）同周期自左而右電負性增大，Cl元素氧化物中氧元素表現(xiàn)負價，四種元素電負性最大的為O元素；C為P元素，原子核外電子數(shù)為15，根據(jù)能量最低原理原理書寫核外電子排布式；
（2）A為O元素，有O₂、O₃兩種同素異形體，均屬于分子晶體，相對原子質量越大，沸點越高；NaH屬于離子晶體；
（3）化合物D₂A為Cl₂O，計算O原子孤電子對數(shù)，價層電子對數(shù)=δ鍵數(shù)目+孤電子對數(shù)，進而確定空間構型；
（4）根據(jù)均攤法計算晶胞中Na、O原子數(shù)目，確定化學式，計算質量和體積，可計算密度．

解答 解：C核外電子總數(shù)是最外層電子數(shù)的3倍，應為P元素，C、D為同周期元素，則應為第三周期元素，D元素最外層有一個未成對電子，應為Cl元素，A^2-和B⁺具有相同的電子構型，結合原子序數(shù)關系可知A為O元素，B為Na元素．
（1）同周期自左而右電負性增大，Cl元素氧化物中氧元素表現(xiàn)負價，四種元素電負性最大的為O元素；C為P元素，原子核外電子數(shù)為15，根據(jù)能量最低原理原理，核外電子排布式為：1s²2s²2p⁶3s²3p³，
故答案為：O；1s²2s²2p⁶3s²3p³；
（2）A為O元素，有O₂、O₃兩種同素異形體，二者對應的晶體都為分子晶體，因O₃相對原子質量較大，則范德華力較大，沸點較高，B的氫化物為NaH，屬于離子晶體，
故答案為：O₃；離子晶體
（3）化合物D₂A為Cl₂O，O為中心原子，形成2個σ鍵，孤電子對數(shù)為$\frac{6-1×2}{2}$=2，則中心原子的價層電子對數(shù)為4，立體構型為V形，O原子為sp³雜化，
故答案為：三角錐形；sp³；
（4）A和B能夠形成化合物F為離子化合物，陰離子位于晶胞的定點和面心，陽離子位于晶胞的體心，則Na的個數(shù)為8，O的個數(shù)為8×$\frac{1}{8}$+6×$\frac{1}{2}$=4，N（Na）：N（O）=2：1，則形成的化合物為Na₂O；
晶胞的質量為$\frac{4×62g/mol}{6.02×1{0}^{23}mo{l}^{-1}}$，晶胞的體積為（0.566×10^-7）cm³，則晶體F的密度為$\frac{4×62g/mol}{6.02×1{0}^{23}mo{l}^{-1}}$，÷（0.566×10^-7）cm³=2.27g•cm^-3，
故答案為：Na₂O；2.27g•cm^-3．

點評 本題是對物質結構與性質的考查，涉及核外電子排布、沸點比較、雜化方式與空間構型判斷、晶胞計算等，側重考查學生的分析計算能力，注意氧元素與氯元素電負性比較，難度中等．