Question

19．原子序數(shù)依次遞增且都小于36的X、Y、Z、Q、W四種元素，其中X是原子半徑最小的元素，Y原子基態(tài)時最外層電子數(shù)是其內(nèi)層電子數(shù)的2倍，Q原子基態(tài)時2p原子軌道上有2個未成對的電子，W元素的原子結(jié)構(gòu)中3d能級有4個未成對電子．回答下列問題：
（1）Y₂X₂分子中Y原子軌道的雜化類型為sp，Y₂X₂分子中σ鍵和π鍵個數(shù)比為3：2．
（2）化合物ZX₃的沸點比化合物YX₄的高，其主要原因是NH₃分子間存在氫鍵．
（3）元素Y的一種氧化物與元素Z的一種氧化物互為等電子體，元素Z的這種氧化物的分子式是N₂O．
（4）元素W能形成多種配合物，如：W（CO）₅等．
①基態(tài)W³⁺的M層電子排布式為3s²3p⁶3d⁵．
②W（CO）₅常溫下呈液態(tài)，熔點為-20.5℃，沸點為103℃，易溶于非極性溶劑，據(jù)此可判斷W（CO）_x晶體屬于分子晶體（填晶體類型），該晶體中W的化合價為0．
（5）下列有關(guān)的說法正確的是BC．
A．分子晶體中，共價鍵鍵能越大，該分子晶體的熔沸點越高
B．電負(fù)性順序：X＜Y＜Z＜Q
C．因為晶格能CaO比KCl高，所以KCl比CaO熔點低
D．H₂ YO₃的分子結(jié)構(gòu)中含有一個非羥基氧，故其為中強酸
（6）Q和Na形成的一種只含有離子鍵的離子化合物的晶胞結(jié)構(gòu)如圖，距一個陰離子周圍最近的所有陽離子為頂點構(gòu)成的幾何體為立方體．已知該晶胞密度為ρ g/cm³，阿伏加德羅常數(shù)為N_A，求晶胞邊長a=$\root{3}{\frac{248}{ρ{N}_{A}}}$cm．（用含ρ、N_A的計算式表示）

Answer 1

分析 原子序數(shù)依次遞增且都小于36的X、Y、Z、Q、W四種元素，其中X是原子半徑最小的元素，則X是H元素；Y原子基態(tài)時最外層電子數(shù)是其內(nèi)層電子數(shù)的2倍，則Y是C元素；Q原子基態(tài)時2p原子軌道上有2個未成對的電子，原子序數(shù)大于碳，核外電子排布式為1s²2s²2p⁴，則Q為O元素；Z的原子序數(shù)介于碳、氧之間，則Z為N元素；W元素的原子結(jié)構(gòu)中3d能級有4個未成對電子，外圍電子排布為3d⁶4s²，則W為Fe．
（1）Y₂X₂分子是C₂H₂，結(jié)構(gòu)式為HC≡CH，分子中C原子軌道的雜化類型為sp雜化，單鍵為σ鍵，三鍵含有1個σ鍵、2個π鍵；
（2）化合物ZX₃是NH₃，在氨分子之間除了存在分子間作用力外還存在氫鍵，增加了分子之間的吸引力；
（3）等電子體是原子數(shù)相同、原子最外層電子數(shù)也相同的微粒；
（4）①Fe原子核外電子排布為1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁶4s²，失去4s能級2個電子、3d能級1個電子形成Fe³⁺；
②W（CO）₅常溫下呈液態(tài)，其熔沸點較低，易溶于非極性溶劑，可判斷W（CO）_x晶體屬于分子晶體，在任何化合物中所有元素正負(fù)化合價的代數(shù)和為0；
（5）A．分子晶體的熔沸點與化學(xué)鍵的強弱無關(guān)，只與分子之間的作用力作用；
B．元素的非金屬性越強，其電負(fù)性就越大；
C．KCl、CaO均屬于離子晶體，離子電荷越大、離子半徑越小，晶格能越大，熔點越高；
D．H₂CO₃為弱酸；
（6）晶胞中白色球數(shù)目為8，黑色球數(shù)目為8×$\frac{1}{8}$+6×$\frac{1}{2}$=4，則白色球為鈉離子、黑色球為氧離子，氧離子周圍有8個鈉離子，形成立方體結(jié)構(gòu)，再用阿伏伽德羅常數(shù)表示出晶胞質(zhì)量，結(jié)合ρ=$\frac{m}{V}$計算．

解答 解：原子序數(shù)依次遞增且都小于36的X、Y、Z、Q、W四種元素，其中X是原子半徑最小的元素，則X是H元素；Y原子基態(tài)時最外層電子數(shù)是其內(nèi)層電子數(shù)的2倍，則Y是C元素；Q原子基態(tài)時2p原子軌道上有2個未成對的電子，原子序數(shù)大于碳，核外電子排布式為1s²2s²2p⁴，則Q為O元素；Z的原子序數(shù)介于碳、氧之間，則Z為N元素；W元素的原子結(jié)構(gòu)中3d能級有4個未成對電子，外圍電子排布為3d⁶4s²，則W為Fe．
（1）Y₂X₂分子是C₂H₂，結(jié)構(gòu)式為HC≡CH，分子中C原子軌道的雜化類型為sp雜化，單鍵為σ鍵，三鍵含有1個σ鍵、2個π鍵，分子中σ鍵和π鍵個數(shù)比為3：2，
故答案為：sp；3：2；
（2）化合物ZX₃是NH₃，在氨分子之間除了存在分子間作用力外還存在氫鍵，增加了分子之間的吸引力，使其的沸點比只有分子間作用力的化合物CH₄的高，
故答案為：NH₃分子間存在氫鍵；
（3）等電子體是原子數(shù)相同，原子最外層電子數(shù)也相同的微粒．元素Y的一種氧化物與元素Z的一種氧化物互為等電子體，它們是CO₂與N₂O，則元素Z的這種氧化物的分子式是N₂O，
故答案為：N₂O；
（4）①Fe原子核外電子排布為1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁶4s²，失去4s能級2個電子、3d能級1個電子形成Fe³⁺，基態(tài)Fe³⁺的M層電子排布式為3s²3p⁶3d⁵，
故答案為：3s²3p⁶3d⁵；
②W（CO）₅常溫下呈液態(tài)，熔點為-20.5℃，沸點為103℃，易溶于非極性溶劑，由于其熔沸點較低，易溶于非極性溶劑，所以據(jù)此可判斷W（CO）_x晶體屬于分子晶體，在任何化合物水所有元素正負(fù)化合價的代數(shù)和為0，因此該晶體中W的化合價為0，
故答案為：分子晶體；0；
（5）A．分子晶體中，共價鍵鍵能越大，含有該共價鍵的物質(zhì)的分子穩(wěn)定性越強，而分子晶體的熔沸點與化學(xué)鍵的強弱無關(guān)，只與分子之間的作用力作用，因此不能判斷物質(zhì)的熔沸點的高低，故A錯誤；
B．元素的非金屬性越強，其電負(fù)性就越大，元素的非金屬性H＜C＜N＜O，所以電負(fù)性順序：X＜Y＜Z＜Q，故B正確；
C．KCl、CaO均屬于離子晶體，離子電荷越大、離子半徑越小，晶格能越大，因為晶格能CaO比KCl高，斷裂消耗的能量就越大，所以KCl比CaO熔點低，故C正確；
D．H₂CO₃為弱酸，故D錯誤．
故選：BC；
（6）晶胞中白色球數(shù)目為8，黑色球數(shù)目為8×$\frac{1}{8}$+6×$\frac{1}{2}$=4，則白色球為鈉離子、黑色球為氧離子，氧離子周圍有8個鈉離子，形成立方體結(jié)構(gòu)；
根據(jù)均攤法計算晶胞中Na⁺個數(shù)、O^2-個數(shù)，
在一個晶胞中含Na⁺個數(shù)是8；含有O^2-個數(shù)是4，所以一個晶胞的質(zhì)量為4×$\frac{62}{{N}_{A}}$g，該晶胞密度為ρ g/cm³，晶胞的邊長是acm，則$\frac{4×\frac{62}{{N}_{A}}g}{（acm）^{3}}$=ρ g/cm³，整理可得a=$\root{3}{\frac{248}{ρ{N}_{A}}}$cm，
故答案為：立方體；$\root{3}{\frac{248}{ρ{N}_{A}}}$．

點評 本題是對物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)的考查，涉及核外電子排布、化學(xué)鍵、配合物、晶胞計算、晶體類型與性質(zhì)、電負(fù)性等，是對物質(zhì)結(jié)構(gòu)主干知識的考查，（6）中把微觀與宏觀通過阿伏加德羅常數(shù)有機結(jié)合在一起，難度中等．