Question

【題目】【化學—選修3 物質結構與性質】

周期表中前四周期元素R、W、X、Y、Z的原子序數(shù)依次遞增。R基態(tài)原子中，電子占據的最高能層符號為L，最高能級上只有兩個自旋方向相同的電子。工業(yè)上通過分離液態(tài)空氣獲得X單質。Y原子的最外層電子數(shù)與電子層數(shù)之積等于R、W、X三種元素的原子序數(shù)之和。Z基態(tài)原子的最外能層只有一個電子，其他能層均已充滿電子。請回答下列問題：

（1）Z2+基態(tài)核外電子排布式為________________。

（2）YX4-的空間構型是_______；與YX4-互為等電子體的一種分子為_______（填化學式）；HYX4酸性比HYX2強，其原因是____________________。

（3）結構簡式為RX（W2H3）2的化合物中R原子的雜化軌道類型為_______；1molRX（W2H3）2分子中含有σ鍵數(shù)目為_______________。

（4）往Z的硫酸鹽溶液中通入過量的WH3，可生成[Z（WH3）4]SO4，下列說法正確的是_______。

A．[Z（WH3）4]SO4中所含的化學鍵有離子鍵、極性鍵和配位鍵

B．在[Z（WH3）4]2+中Z2+給出孤對電子，WH3提供空軌道

C．[Z（WH3）4]SO4組成元素中第一電離能最大的是氧元素

（5）某Y與Z形成的化合物的晶胞如圖所示（黑點代表Z原子）。

①該晶體的化學式為 。

②已知Z和Y的電負性分別為1.9和3.0，則Y與Z形成的化合物屬于 （填“離子”、“共價”）化合物。

③已知該晶體的密度為ρg.cm－3，阿伏加德羅常數(shù)為NA，則該晶體中Z原子和Y原子之間的最短距離為 pm（只寫計算式）。

Answer 1

【答案】 （1）[Ar]3d9 或 1s22s22p63s23p63d9；

（2）正四面體；CCl4等 ；HClO4有 3 個非羥基氧，而 HClO2有 1 個非羥基氧 ；

（3）sp2 ；11NA ；（4）A ；

（5）①CuCl；②共價 ；③

【解析】

試題分析：周期表中前四周期元素R、W、X、Y、Z的原子序數(shù)依次遞增。R基態(tài)原子中，電子占據的最高能層符號為L，最高能級上只有兩個自旋方向相同的電子，則R為C元素，工業(yè)上通過分離液態(tài)空氣獲得X單質，則X為氧元素氣，W為N元素，R、W、X三種元素的原子序數(shù)之和為21，Y原子的最外層電子數(shù)與電子層數(shù)之積等于21，則Y為Cl元素，Z基態(tài)原子的最外能層只有一個電子，其他能層均已充滿電子，則Z為Cu元素。

（1）Z為Cu元素，原子核外電子數(shù)為29，原子核外電子排布式為1s22s22p63s23p63d104s1，則Z2+基態(tài)核外電子排布式為1s22s22p63s23p63d9 。

（2）根據上述分析，YX4-為ClO4-，根據價層電子對互斥理論，4+(7+1-2×4）÷2=4，沒有孤對電子，則空間構型是正四面體型；與ClO4-互為等電子體的分子是AB4型分子，其中一種分子為CCl4；HYX4為HClO4 ，HYX2是HClO2，HClO4有 3 個非羥基氧，而 HClO2有 1 個非羥基氧，所以HClO4的酸性比HClO2強。

（3）結構簡式為RX（W2H3）2的化合物是CO(N2H3)2，據C、N、O、H的成鍵特征，該有機物的結構簡式為NH2-NHNH-NH2，C原子形成3個σ鍵，雜化軌道類型為sp2雜化，根據有機物的結構簡式可知1molCO（N2H3）2分子中含有σ鍵數(shù)目為11NA 。

（4）A．在[Cu（NH3)4]SO4中，內界離子[Cu(NH3)4]2+與外界離子SO42－形成離子鍵，Cu2+與NH3形成配位鍵，NH3中N原子與H原子之間形成極性鍵，A項正確；B.在[Cu（NH3)4]SO4中Cu2＋提供空軌道，NH3給出孤對電子，B項錯誤；C．[Cu（NH3)4]SO4組成元素中第一電離能最大的是N元素，C項錯誤；答案選A。

（5）根據上述推斷，Y、Z分別為Cl、Cu，Cl在晶胞占有的位置8個頂點、6個面，Cl原子的個數(shù)8×1/8＋6×1/2=4，Cu原子在晶胞的位置在體心，全部屬于晶胞，Cl個數(shù)是4。

①該晶體的化學式為CuCl；

②一般認為兩個成鍵元素原子間的電負性差值大于1．7形成離子鍵，小于1．7形成共價鍵，銅與Cl電負性差值3.0－1.9=1.1<1.7，該化合物屬于共價化合物；

③設邊長為a cm，ρ=m/M=(4/NA×M)÷a3，a= ，該晶胞類似于金剛石的晶胞，Cu和Cl最近的距離是體對角線的1/4，即距離為pm。