Question

13．現(xiàn)有A、X、Y、Z、W五種元素，它們的原子序數(shù)依次增大．A原子的核外總數(shù)與其周期數(shù)相同；X基態(tài)原子的L電子層中有3個(gè)未成對(duì)電子；Y基態(tài)原子的2p軌道上有一個(gè)電子的自旋方向與2p軌道上其他電子的自旋方向相反；Z基態(tài)原子的3p軌道上得到兩個(gè)電子后不能再容納外來(lái)電子；W基態(tài)原子的最外層電子數(shù)為1，其余各電子層均充電子層均充滿電子．請(qǐng)回答下列問(wèn)題：
（1）這五種元素中，電負(fù)性最大的元素基態(tài)原子的電子排布式是1s²2s²2p⁴，W位于周期表的ds（填“s”或“p”或“ds”區(qū)）．
（2）已知X₂Y分子中Y原子只與一個(gè)X原子相連，請(qǐng)根據(jù)等電子原理，寫(xiě)出X₂Y的電子式：，其中心原子的雜化軌道類(lèi)型是sp，1molX₂Y含有的π鍵數(shù)目為2N_A．
（3）W可以形成配合物．A、X、Y、Z、W五種元素形成的一種1：1型離子化合物中，陰離子呈正四面體結(jié)構(gòu)，該陰離子的化學(xué)式為SO₄^2-，；其陽(yáng)離子呈軸向狹長(zhǎng)的八面體結(jié)構(gòu)（如圖1），該陽(yáng)離子的化學(xué)式為[Cu（NH₃）₄（H₂O）₂]²⁺；該化合物加熱時(shí)首先失去的組分是H₂O，判斷理由是H₂O和Cu²⁺的配位鍵比NH₃與Cu²⁺的弱．
（4）W、X形成某種化合物的晶胞結(jié)構(gòu)為如圖2所示的立方晶胞（其中X顯-3價(jià)），則其化學(xué)式為Cu₃N．
設(shè)阿伏加德列常數(shù)為N_A，距離最近的兩個(gè)W的核間距為a cm，則該晶體的密度為$\frac{103\sqrt{2}}{2{a}^{3}{N}_{A}}$g•cm^-3．（用含a和N_A的代數(shù)式表示）

Answer 1

分析 A、X、Y、Z、W五種元素，它們的原子序數(shù)依次增大．A原子的核外總數(shù)與其周期數(shù)相同，則A為H元素；X基態(tài)原子的L電子層中有3個(gè)未成對(duì)電子，價(jià)電子排布式為2s²2p³，則X為N元素；Y基態(tài)原子的2p軌道上有一個(gè)電子的自旋方向與2p軌道上其他電子的自旋方向相反，價(jià)電子排布式為2s²2p⁴，則Y為O元素；Z基態(tài)原子的3p軌道上得到兩個(gè)電子后不能再容納外來(lái)電子，價(jià)電子排布式為3s²3p⁴，則Z為S元素；W基態(tài)原子的最外層電子數(shù)為1，其余各電子層均充電子層均充滿電子，原子序數(shù)大于硫，處于第四周期，核外電子數(shù)為2+8+18+1=19，則W為Cu．
（1）非金屬性越強(qiáng)電負(fù)性越大，這五種元素中電負(fù)性最大的元素為O元素；W為Cu元素，位于周期表中第四周期IB族；
（2）已知N₂O分子中O原子只與一個(gè)N原子相連，N₂O與CO₂互為等電子體，二者結(jié)構(gòu)形式；
（3）這5種元素形成的一種1：1型離子化合物中，陰離子呈四面體結(jié)構(gòu)，說(shuō)明該陰離子價(jià)層電子對(duì)個(gè)數(shù)是4且不含孤電子對(duì)；
陽(yáng)離子呈軸向狹長(zhǎng)的八面體結(jié)構(gòu)（如圖所示），中心離子為Cu²⁺，配位數(shù)是6，在八面體上下頂點(diǎn)上分子含有兩個(gè)共價(jià)鍵且含有兩個(gè)孤電子對(duì)，為H₂O分子，有2個(gè)，正方形平面上四個(gè)頂點(diǎn)上分子含有3個(gè)共價(jià)鍵且含有一個(gè)孤電子對(duì)，所以為NH₃分子，有4個(gè)；
電負(fù)性越大，對(duì)孤對(duì)電子吸引越強(qiáng)，與銅離子形成的配位鍵越弱；
（4）利用均攤法計(jì)算晶胞中N原子、Cu原子數(shù)目，進(jìn)而確定化學(xué)式，距離最近的兩個(gè)Cu原子的核間距為a cm，則晶胞棱長(zhǎng)為$\frac{\sqrt{2}}{2}$acm×2=$\sqrt{2}$acm，結(jié)合晶胞中含有原子數(shù)目表示出晶胞質(zhì)量，再根據(jù)ρ=$\frac{m}{V}$計(jì)算晶胞密度．

解答 解：A、X、Y、Z、W五種元素，它們的原子序數(shù)依次增大．A原子的核外總數(shù)與其周期數(shù)相同，則A為H元素；X基態(tài)原子的L電子層中有3個(gè)未成對(duì)電子，價(jià)電子排布式為2s²2p³，則X為N元素；Y基態(tài)原子的2p軌道上有一個(gè)電子的自旋方向與2p軌道上其他電子的自旋方向相反，價(jià)電子排布式為2s²2p⁴，則Y為O元素；Z基態(tài)原子的3p軌道上得到兩個(gè)電子后不能再容納外來(lái)電子，價(jià)電子排布式為3s²3p⁴，則Z為S元素；W基態(tài)原子的最外層電子數(shù)為1，其余各電子層均充電子層均充滿電子，原子序數(shù)大于硫，處于第四周期，核外電子數(shù)為2+8+18+1=19，則W為Cu．
（1）這五種元素中，電負(fù)性最大的元素為O元素，基態(tài)原子的電子排布式是1s²2s²2p⁴，W為Cu元素，位于周期表中第四周期IB族，屬于ds區(qū)，
故答案為：1s²2s²2p⁴；ds；
（2）已知N₂O分子中O原子只與一個(gè)N原子相連，N₂O與CO₂互為等電子體，二者結(jié)構(gòu)形式，則N₂O的電子式：，其中心原子的雜化軌道類(lèi)型是sp雜化，1molN₂O含有的π鍵數(shù)目為2N_A，
故答案為：；sp；2N_A；
（3）H、N、O、S、Cu五種元素形成的一種1：1型離子化合物中，陰離子呈正四面體結(jié)構(gòu)，該陰離子的化學(xué)式為SO₄^2-，
陽(yáng)離子呈軸向狹長(zhǎng)的八面體結(jié)構(gòu)（如圖所示），中心離子為Cu²⁺，配位數(shù)是6，在八面體上下頂點(diǎn)上分子含有兩個(gè)共價(jià)鍵且含有兩個(gè)孤電子對(duì)，為H₂O分子，有2個(gè)，正方形平面上四個(gè)頂點(diǎn)上分子含有3個(gè)共價(jià)鍵且含有一個(gè)孤電子對(duì)，所以為NH₃分子，有4個(gè)，陽(yáng)離子化學(xué)式為[Cu（NH₃）₄（H₂O）₂]²⁺，
氧原子對(duì)孤對(duì)電子吸引更強(qiáng)，則H₂O和Cu²⁺的配位鍵比NH₃與Cu²⁺的弱，所以該化合物加熱時(shí)首先失去的組分是H₂O，
故答案為：SO₄^2-；[Cu（NH₃）₄（H₂O）₂]²⁺；H₂O；H₂O和Cu²⁺的配位鍵比NH₃與Cu²⁺的弱；
（4）晶胞中N原子數(shù)目為8×$\frac{1}{8}$=1，Cu原子數(shù)目為12×$\frac{1}{4}$=3，則其化學(xué)式為Cu₃N，阿伏伽德羅常數(shù)為N_A，晶胞質(zhì)量為$\frac{64×3+14}{{N}_{A}}$g，距離最近的兩個(gè)Cu原子的核間距為a cm，則晶胞棱長(zhǎng)為$\frac{\sqrt{2}}{2}$acm×2=$\sqrt{2}$acm，則該化合物的晶胞密度為：$\frac{64×3+14}{{N}_{A}}$g÷（$\sqrt{2}$acm）³=$\frac{103\sqrt{2}}{2{a}^{3}{N}_{A}}$g/cm³，
故答案為：Cu₃N；$\frac{103\sqrt{2}}{2{a}^{3}{N}_{A}}$．

點(diǎn)評(píng) 本題是對(duì)物質(zhì)結(jié)構(gòu)和性質(zhì)的考查，涉及核外電子排布、電負(fù)性、元素周期表、分子結(jié)構(gòu)、晶胞計(jì)算、配合物等知識(shí)點(diǎn)，（3）中對(duì)于微粒空間結(jié)構(gòu)，采取逆向形式進(jìn)行考查，具有一定的開(kāi)放性，增大題目難度．