Question

17．用化學(xué)知識回答下列問題：
（1）R原子的3p軌道上只有一個未成對電子，則R原子可能是Al、Cl；（填元素符號）Y原子的核電荷數(shù)為33，其外圍電子排布是4S²4P³，其在元素周期表中的位置是第四周期ⅤA，是屬于P區(qū)的元素．
（2）H₂O分子內(nèi)的O-H鍵、分子間的范德華力和氫鍵從強到弱依次為O-H鍵、氫鍵、范德華力．
（3）與CO分子互為等電子體的分子和離子分別為N₂和CN^-（填化學(xué)式）．
（4）的沸點比   高，原因是形成分子內(nèi)氫鍵，而形成分子間氫鍵，分子間氫鍵使分子間作用力增大．
（5）H⁺可與H₂O形成H₃O⁺，H₃O⁺中O原子采用sp³雜化，H₃O⁺的空間構(gòu)型是三角錐形．H₃O⁺中H-O-H鍵角比H₂O中H-O-H鍵角大，原因為H₂O中O原子有2對孤電子對，H₃O⁺只有1對孤電子對，排斥力較�。�

Answer 1

分析 （1）R原子的3p軌道上只有一個未成對電子，則R原子3p軌道上可能含有1個電子或5個電子，據(jù)此判斷R元素；Y原子的核電荷數(shù)為33，則Y是As元素，其4s、4p電子為其外圍電子，根據(jù)能量最低原理書寫其外圍電子排布式，主族元素的電子層數(shù)與其周期數(shù)相等、最外層電子數(shù)與其族序數(shù)相等，根據(jù)最后排入的電子判斷該元素所屬區(qū)域；
（2）化學(xué)鍵的鍵能大于氫鍵的鍵能，氫鍵的鍵能大于分子間作用力；
（3）根據(jù)等電子體的定義，只要原子數(shù)目和電子總數(shù)（或價電子總數(shù)）相同就是等電子體，CO分子含兩個原子，且組成該物質(zhì)的元素一個是6號一個是8號，找它的等電子體時，如果是分子，就把兩種元素的原子序數(shù)一個增大1一個減小1，如果是離子，其中一種元素不變，另一種原子序數(shù)增大（或減�。�，帶正電荷（或負(fù)電荷）；（4）氫鍵對物質(zhì)的物理性質(zhì)產(chǎn)生影響，分子間氫鍵使物質(zhì)的沸點升高，分子內(nèi)氫鍵使物質(zhì)的沸點降低；
（5）先確定VSEPR模型，然后在確定中心原子的雜化軌道類型，一般來說，相互之間排斥力的大小為：孤電子對間的排斥力＞孤電子對與成鍵電子對間的排斥力＞成鍵電子對間的排斥力；

解答 解：（1）R原子的3p軌道上只有一個未成對電子，則價層電子排布式為3s²3p¹或3s²3p⁵，則R為Al元素或Cl元素，Y原子的核電荷數(shù)為33，則Y是As元素，其4s、4p電子為其外圍電子，根據(jù)能量最低原理知其外圍電子排布式4s²4p³，主族元素的電子層數(shù)與其周期數(shù)相等、最外層電子數(shù)與其族序數(shù)相等，所以As元素位于第四周期第VA族，該元素最后排入的電子是p電子，所以As位于p區(qū)，故答案為：Al，Cl； 4S²4P³，第四周期ⅤA，P區(qū)；
（2）共價鍵的鍵能大于氫鍵的作用力，氫鍵的作用力還大于范德華力，故H₂O分子內(nèi)的O-H鍵、分子間的范德華力和氫鍵從強到弱依次為O-H鍵、氫鍵、分子間的范德華力，
故答案為：O-H鍵、氫鍵、范德華力；
 （3）根據(jù)等電子體的定義，CO的等電子體必須是雙原子分子或離子，且電子總數(shù)相等．對于原子，原子序數(shù)=原子核外電子總數(shù)，所以，如果是分子，只要原子序數(shù)之和相等即可．
CO中C是6號元素，O是8號元素，原子序數(shù)之和為14，N是7號元素，且可形成雙原子分子，所以分子是N₂．
如果是陽離子離子，原子序數(shù)之和減去所帶電荷數(shù)值，如果是陰離子，原子序數(shù)之和加上所帶電荷數(shù)值，等于CO的原子序數(shù)之和即可所以是CN^-．．
故答案為：N₂、CN^-；
（4）含分子間氫鍵的物質(zhì)的沸點大于分子內(nèi)氫鍵物質(zhì)的沸點，因此原因是前者易形成分子間氫鍵，后者易形成分子內(nèi)氫鍵，
故答案為：形成分子內(nèi)氫鍵，而形成分子間氫鍵，分子間氫鍵使分子間作用力增大；
（5）H₃O⁺價層電子對模型為四面體，氧原子采取sp³雜化，H₃O⁺的空間構(gòu)型是三角錐形，H₂O中O原子有兩對孤對電子，H₃O⁺中O原子有一對孤對電子，因為孤電子對間的排斥力＞孤電子對與成鍵電子對間的排斥力＞成鍵電子對間的排斥力，導(dǎo)致H₃O⁺中H-O-H鍵角比H₂O中H-O-H鍵角大，故答案為：sp³，三角錐形；H₂O中O原子有2對孤電子對，H₃O⁺只有1對孤電子對，排斥力較�。�

點評 本題把物質(zhì)結(jié)構(gòu)和性質(zhì)與有機化合物的性質(zhì)融合成一體，考查學(xué)生對元素推理、原子軌道雜化類型、分子空間結(jié)構(gòu)、氫鍵等知識的掌握和應(yīng)用能力．本題基礎(chǔ)性較強，難度較大．