Question

7．X、Y、M、Z、R為前四周期元素，且原子序數(shù)依次增大．XY₂是紅棕色氣體；X與氫元素可形成XH₃；M是周期表中電負(fù)性最大的元素；Z基態(tài)原子的M層是K層電子數(shù)的3倍；R²⁺離子的3d軌道中有9個(gè)電子．請(qǐng)回答下列問題：
（1）．基態(tài)Y原子的價(jià)電子排布圖是；Z所在周期中第一電離能最大的主族元素是氯（元素名稱）
（2）XY₂^-離子的立體構(gòu)型是V形；R²⁺的水合離子[R（H₂O）₄]²⁺中，提供孤電子對(duì)的原子是O（元素符號(hào)）．
（3）已知XH₃易與R²⁺形成配離子，但XM₃不易與R²⁺形成配離子，其原因是由于電負(fù)性F＞N＞H，NF₃分子中共用電子對(duì)偏向F原子，使得N原子上的孤對(duì)電子難與Cu²⁺形成配合物．
（4）Y與R所形成的化合物晶體晶胞如圖所示，
該晶體的化學(xué)式：CuO；晶胞參數(shù)如圖所
示，則該晶胞密度是2.1g?cm^-3（列式并計(jì)
算結(jié)果，保留小數(shù)點(diǎn)兒后一位）．
（5）圖1表示某種含氮有機(jī)化合物的結(jié)構(gòu)，
其分子內(nèi)4個(gè)氮原子分別位于正四面體的4個(gè)頂
點(diǎn)（見圖2），分子內(nèi)存在空腔，能嵌入某離子或分
子并形成4個(gè)氫鍵予以識(shí)別．下列分子或離子中，
能被該有機(jī)化合物識(shí)別的是c（填標(biāo)號(hào)）．
a．CF₄   b．CH₄  c．NH₄⁺  d．H₂O．

Answer 1

分析 X、Y、Z、W、R是原子序數(shù)依次增大的前四周期元素，XY₂是紅棕色氣體，X與氫元素可形成XH₃，則X為N元素、Y為O元素；M是周期表中電負(fù)性最大的元素，則M為F元素；Z基態(tài)原子的M層是K層電子數(shù)的3倍，則原子M層電子數(shù)為6，故Z為S元素；R²⁺離子的3d軌道中有9個(gè)電子，R原子外圍電子排布為3d¹⁰4s¹，故R為Cu元素．
（1）基態(tài)Y原子的價(jià)電子排布式為2s²2p⁴，根據(jù)泡利原理、洪特規(guī)則畫出價(jià)電子排布圖；
Z所在周期為第三周期，同周期隨原子序數(shù)增大，元素第一電離能呈增大趨勢(shì)，ⅡA、ⅤA族第一電離能高于同周期相鄰元素；
（2）計(jì)算NO₂^-離子中N原子價(jià)層電子對(duì)數(shù)、孤電子對(duì)數(shù)確定空間構(gòu)型；Cu²⁺具有空軌道，H₂O中氧原子具有孤電子對(duì)；
（3）NF₃分子中氟原子電負(fù)性強(qiáng)，吸電子，使得氮原子上的孤對(duì)電子難于與Cu²⁺形成配位鍵；
（4）由晶胞結(jié)構(gòu)可知，晶胞中白色球數(shù)目為4、黑色球數(shù)目為4，故為CuO，計(jì)算晶胞質(zhì)量，再根據(jù)ρ=$\frac{m}{V}$計(jì)算晶胞密度；
（5）F、O、N電負(fù)性很大，與H元素形成的微粒之間可以形成氫鍵，正四面體頂點(diǎn)N原子與嵌入空腔的微粒形成4個(gè)氫鍵，該微粒應(yīng)含有4個(gè)H原子．

解答 解：X、Y、Z、W、R是原子序數(shù)依次增大的前四周期元素，XY₂是紅棕色氣體，X與氫元素可形成XH₃，則X為N元素、Y為O元素；M是周期表中電負(fù)性最大的元素，則M為F元素；Z基態(tài)原子的M層是K層電子數(shù)的3倍，則原子M層電子數(shù)為6，故Z為S元素；R²⁺離子的3d軌道中有9個(gè)電子，R原子外圍電子排布為3d¹⁰4s¹，故R為Cu元素．
（1）基態(tài)Y原子的價(jià)電子排布式為2s²2p⁴，價(jià)電子排布圖為：；
Z所在周期為第三周期，同周期隨原子序數(shù)增大，元素第一電離能呈增大趨勢(shì)，ⅡA、ⅤA族第一電離能高于同周期相鄰元素，故第三周期中Cl的第一電離能最大，
故答案為：；氯；
（2）NO₂^-離子中N原子孤電子對(duì)數(shù)=$\frac{5+1-2×2}{2}$=1，價(jià)層電子對(duì)數(shù)=2+1=3，故其空間構(gòu)型為V形，型；Cu²⁺提供空軌道，H₂O中氧原子提供孤電子對(duì)，形成配離子，
故答案為：V形；O；
（3）由于電負(fù)性F＞N＞H，NF₃分子中共用電子對(duì)偏向F原子，使得N原子上的孤對(duì)電子難與Cu²⁺形成配合物，
故答案為：由于電負(fù)性F＞N＞H，NF₃分子中共用電子對(duì)偏向F原子，使得N原子上的孤對(duì)電子難與Cu²⁺形成配合物；
（4）由晶胞結(jié)構(gòu)可知，晶胞中白色球數(shù)目為1+2×$\frac{1}{2}$+4×$\frac{1}{4}$+8×$\frac{1}{8}$=4、黑色球數(shù)目為4，故化學(xué)式為CuO，晶胞質(zhì)量為4×$\frac{80}{6.02×1{0}^{23}}$g，晶胞密度=4×$\frac{80}{6.02×1{0}^{23}}$g÷（600×10^-10cm×600×10^-10cm×700×10^-10cm）=2.1g/cm³，
故答案為：CuO；2.1；
（5）F、O、N電負(fù)性很大，與H元素形成的微粒之間可以形成氫鍵，正四面體頂點(diǎn)N原子與嵌入空腔的微粒形成4個(gè)氫鍵，該微粒應(yīng)含有4個(gè)H原子，選項(xiàng)中只有NH₄⁺ 符合，
故選：c．

點(diǎn)評(píng) 本題是對(duì)物質(zhì)結(jié)構(gòu)的考查，涉及核外電子排布、電離能、空間構(gòu)型判斷、氫鍵、晶胞計(jì)算等，（3）中注意從電負(fù)性理解分析，難度中等．