Question

13．含有氧族元素的物質群體十分龐大，回答下列問題．
（1）基態(tài)¹⁸O原子中，能量最高的能級上電子運動狀態(tài)共有4種，有2個未成對電子．
（2）氧、硫元素均可形成兩種氫化物：H₂O、H₂O₂、H₂S、H₂S₂，其中屬于V形分子的是H₂O、H₂S，H₂O₂、H₂S₂兩種分子中，中心原子的雜化軌道類型是sp³雜化．
（3）氧族元素形成的簡單氫化物，水分子最穩(wěn)定的本質原因是H-O鍵的鍵能比其他氫化物中的鍵能大，沸點最高與最低的兩種物質分別是水與H₂S，試解釋其原因水分子間可以形成氫鍵而其他氫化物分子間不能形成氫鍵，故水的沸點最高，H₂S分子間作用力最小，故沸點最低．
（4）常溫時氯化鉻酰（CrO₂Cl₂）是易溶于CS₂、CCl₄的液體，則鉻、氯、氧三種元素的第一電離能由大到小的順序為O＞Cl＞Cr，CrO₂Cl₂的分子結構最可能是圖1中的b．

（5）圖2為某種性能良好的金屬氧化物超導體的晶胞結構．
①該超導體的化學式為YBa₂Cu₃O₇．
②若該超導體的密度為ρg•cm^-3，則該晶胞的體積為$\frac{667}{ρ{N}_{A}}$cm³．

Answer 1

分析 （1）¹⁸O原子中，2p上有4個電子，核外沒有運動狀態(tài)相同的單子；核外電子排布是1s²2s²2p⁴，p軌道上4個電子占據(jù)三個軌道；
（2）H₂O、H₂O₂、H₂S、H₂S₂，四種分子中，硫、氧原子均形成了2個σ鍵、還有2個孤電子對，雜化軌道數(shù)目均為4；
（3）分子的穩(wěn)定性是由鍵能大小決定的；由于氫化物均是分子晶體，沸點的高低是由分子間作用力大小決定的，但水分子間可以形成氫鍵，H₂S分子之間不能；
（4）非金屬性越強，第一電離能越大；由CrO₂Cl₂的溶解性及CCl₄是非極性分子知，CrO₂Cl₂最可能是非極性分子；
（5）根據(jù)均攤法可知，在一個晶胞中含有釔原子數(shù)為1、鋇原子數(shù)為2，銅原子數(shù)為8×$\frac{1}{8}$+8×$\frac{1}{4}$=3，氧原子數(shù)為8×$\frac{1}{2}$+12×$\frac{1}{4}$=7，可以確定化學式，用阿伏伽德羅常數(shù)表示出晶胞質量，再根據(jù)m=ρV可求出體積．

解答 解：（1）¹⁸O原子中，2p上有4個電子，是四種不同的運動狀態(tài)；核外電子排布是1s²2s²2p⁴，p軌道上4個電子占據(jù)三個軌道，則有兩個未成對電子，
故答案為：4；2；
（2）H₂O、H₂O₂、H₂S、H₂S₂，四種分子中，硫、氧原子均形成了2個σ鍵、還有2個孤電子對，雜化軌道數(shù)目均為4，H₂O、H₂S均是V形分子，H₂O₂、H₂S₂兩種分子中，中心原子的雜化軌道類型是sp³雜化，
故答案為：H₂O、H₂S；sp³雜化；
（3）分子的穩(wěn)定性是由鍵能大小決定的，H-O鍵的鍵能比其他氫化物中的鍵能大，故水最穩(wěn)當，
水分子間可以形成氫鍵而其他氫化物分子間不能形成氫鍵，故水的沸點最高，H₂S分子間作用力最小，故沸點最低，
故答案為：H-O鍵的鍵能比其他氫化物中的鍵能大；水分子間可以形成氫鍵而其他氫化物分子間不能形成氫鍵，故水的沸點最高，H₂S分子間作用力最小，故沸點最低；
（4）非金屬性越強，第一電離能越大，第一電離能由大到小的順序為：O＞Cl＞Cr，
由CrO₂Cl₂的溶解性及CCl₄是非極性分子知，CrO₂Cl₂最可能是非極性分子，故其最可能的結構為b，
故答案為：O＞Cl＞Cr；b；
（5）①根據(jù)均攤法可知，在一個晶胞中含有釔原子數(shù)為1、鋇原子數(shù)為2，銅原子數(shù)為8×$\frac{1}{8}$+8×$\frac{1}{4}$=3，氧原子數(shù)為8×$\frac{1}{2}$+12×$\frac{1}{4}$=7，故化學式為：YBa₂Cu₃O₇，
故答案為：YBa₂Cu₃O₇；
②化學式為YBa₂Cu₃O₇，摩爾質量為667 g/mol，則晶胞質量為$\frac{667}{{N}_{A}}$g，故ρg•cm^-3×V=$\frac{667}{{N}_{A}}$g，解得V=$\frac{667}{ρ{N}_{A}}$cm³，
故答案為：$\frac{667}{ρ{N}_{A}}$cm³．

點評 本題是對物質結構與性質的考查，涉及核外電子排布、雜化方式與空間構型、氫鍵、電離能、分子結構與性質、晶胞計算等，（4）中關鍵是判斷分子極性問題，為易錯點，（5）中晶胞中氧原子數(shù)目計算容易出錯，容易認為面上的O原子處于在棱上．