Question

7．X，Y，Z，R，W均為周期表中前四周期的元素，其原子序數(shù)依次增大；x^2-和Y+有相同的核外電子排布；Z的氫化物的沸點比其上一周期同族元素氫化物的沸點低；R的基態(tài)原子在前四周期元素的基態(tài)原子中單電子數(shù)最多；W為金屬元素，X與W形成的某種化合物與Z的氫化物的濃溶液加熱時反應可用于實驗室制取Z的氣態(tài)單質．回答下列間題（相關回答均用元素符號表示）：
（1）R的基態(tài)原子的核外電子排布式是[Ar]3d⁵4s¹
（2）Z的氫化物的沸點比其上一周期同族元素氫化物的沸點低的原因是HF分子間存在氫鍵、HCl分子間不存在氫鍵．
（3）X與Z中電負性較大的是O；Z的某種含氧酸鹽常用于實驗室中X的單質的制取，此酸根離子的空間構型是三角錐形，此離子中含有的化學鍵類型是共價鍵；X一Z一X的鍵角＜109.50．（填“＞”、“=”或“＜”）
（4）X與Y形成的化合物Y₂X的晶胞如圖．其中X離子的配位數(shù)為8，該化合物與MgO相比，熔點較高的是MgO
（5）已知該化合物的晶胞邊長為apm，則該化合物的密度為$\frac{62×4×1{0}^{30}}{{a}^{3}{N}_{A}}$ g•cm^-3（列算式，不必計算出數(shù)值，阿伏加德羅常數(shù)的數(shù)值為N_A）

Answer 1

分析 X、Y、Z、R、W均為周期表中前四周期的元素，其原子序數(shù)依次增大；X^2-和Y⁺有相同的核外電子排布，則X在Y上一周期，且X位于第VIA族、Y位于第IA族；Z的氫化物的沸點比其上一周期同族元素氫化物的沸點低，則Z氫化物中不含氫鍵，其上一周期同一主族元素氫化物有氫鍵；R的基態(tài)原子在前四周期元素的基態(tài)原子中單電子數(shù)最多，則R為Cr元素；X位于第二周期，為O元素；Y、Z位于第三周期，Y為Na；
W為金屬元素，X與W形成的某種化合物與Z的氫化物的濃溶液加熱時反應可用于實驗室制取Z的氣態(tài)單質，實驗室用濃鹽酸和二氧化錳制取氯氣，所以W為Mn元素，Z為Cl元素；
（1）R為Cr元素，其原子核外有24個電子，根據(jù)構造原理書寫R的基態(tài)原子的核外電子排布式；
（2）Z為Cl元素，氫化物的熔沸點與相對分子質量成正比，但含有氫鍵的氫化物熔沸點較高；
（3）X是O、Z是Cl，X與Z中電負性較大的是O；
Z的某種含氧酸鹽常用于實驗室中X的單質的制取，實驗室用氯酸鉀制取氧氣，ClO₃^-中中心原子價層電子對個數(shù)=3+$\frac{7+1-3×2}{2}$=4且含有一個孤電子對，根據(jù)價層電子對互斥理論判斷此酸根離子的空間構型；此離子中含有的化學鍵類型是共價鍵；孤電子對和成鍵電子對之間的排斥力大于成鍵電子對之間的排斥力；
（4）O與Na形成的化合物Na₂O的，該晶胞中氧離子的配位數(shù)為8，離子化合物中，化合物的熔沸點與晶格能成正比，晶格能與離子半徑成反比、與電荷成正比；
（5）該化合物的晶胞邊長為apm，該晶胞中鈉離子個數(shù)為8、氧離子個數(shù)=8×$\frac{1}{8}$+6×$\frac{1}{2}$=4，則該化合物的密度為$\frac{\frac{M}{{N}_{A}}×4}{V}$．

解答 解：X、Y、Z、R、W均為周期表中前四周期的元素，其原子序數(shù)依次增大；X^2-和Y⁺有相同的核外電子排布，則X在Y上一周期，且X位于第VIA族、Y位于第IA族；Z的氫化物的沸點比其上一周期同族元素氫化物的沸點低，則Z氫化物中不含氫鍵，其上一周期同一主族元素氫化物有氫鍵；R的基態(tài)原子在前四周期元素的基態(tài)原子中單電子數(shù)最多，則R為Cr元素；X位于第二周期，為O元素；Y、Z位于第三周期，Y為Na；
W為金屬元素，X與W形成的某種化合物與Z的氫化物的濃溶液加熱時反應可用于實驗室制取Z的氣態(tài)單質，實驗室用濃鹽酸和二氧化錳制取氯氣，所以W為Mn元素，Z為Cl元素．
（1）R為Cr元素，其原子核外有24個電子，根據(jù)構造原理書寫R的基態(tài)原子的核外電子排布式為[Ar]3d⁵4s¹，
故答案為：[Ar]3d⁵4s¹；
（2）Z為Cl元素，氫化物的熔沸點與相對分子質量成正比，但含有氫鍵的氫化物熔沸點較高，HCl中不含氫鍵而HF中含有氫鍵，所以HF熔沸點高于HCl，
故答案為：HF分子間存在氫鍵、HCl分子間不存在氫鍵；
（3）X是O、Z是Cl，X與Z中電負性較大的是O；
Z的某種含氧酸鹽常用于實驗室中X的單質的制取，實驗室用氯酸鉀制取氧氣，ClO₃^-中中心原子價層電子對個數(shù)=3+$\frac{7+1-3×2}{2}$=4且含有一個孤電子對，根據(jù)價層電子對互斥理論判斷此酸根離子的空間構型為三角錐形；此離子中含有的化學鍵類型是共價鍵；孤電子對和成鍵電子對之間的排斥力大于成鍵電子對之間的排斥力，所以其鍵角小于109°28′，
故答案為：O；三角錐形；共價鍵；＜；
（4）O與Na形成的化合物Na₂O的，該晶胞中氧離子的配位數(shù)為8，離子化合物中，化合物的熔沸點與晶格能成正比，晶格能與離子半徑成反比、與電荷成正比，鈉離子半徑大于鎂離子，而電荷小于鎂離子，所以氧化鈉熔沸點低于MgO，故答案為：8；MgO；
（5）該化合物的晶胞邊長為apm，其體積=（a×10^-10 cm ）³，該晶胞中鈉離子個數(shù)為8、氧離子個數(shù)=8×$\frac{1}{8}$+6×$\frac{1}{2}$=4，則該化合物的密度為$\frac{\frac{M}{{N}_{A}}×4}{V}$=$\frac{\frac{62}{{N}_{A}}×4}{（a×1{0}^{-10}）^{3}}$ g•cm^-3=$\frac{62×4×1{0}^{30}}{{a}^{3}{N}_{A}}$ g•cm^-3，
故答案為：$\frac{62×4×1{0}^{30}}{{a}^{3}{N}_{A}}$．

點評 本題考查物質結構和性質，為高頻考點，涉及晶胞計算、微�？臻g構型判斷、氫鍵、原子核外電子排布等知識點，明確原子結構、物質結構、價層電子對互斥理論等知識點是解本題關鍵，難點是孤電子對的計算及晶胞計算，側重考查學生判斷、計算、空間想象能力，題目難度中等．