Question

Q、R、X、Y、Z為周期表中原子序數(shù)依次遞增的前四周期元素．已知：
①Q(mào)為元素周期表中原子半徑最小的元素；
②R的基態(tài)原子中電子占據(jù)三種能量不同的能級(jí)，且每種能級(jí)中的電子總數(shù)相同；
③Y的基態(tài)原子的核外成對(duì)電子數(shù)是未成對(duì)電子數(shù)的3倍．
④Q、R、Y三種元素組成的一種化合物M是新裝修居室中常含有的一種有害氣體，Q、R兩種元素組成的原子個(gè)數(shù)比為1：1的化合物N的質(zhì)荷比最大值為78；
⑤Z有“生物金屬”之稱(chēng)，Z⁴⁺離子和氬原子的核外電子排布相同．
請(qǐng)回答下列問(wèn)題（答題時(shí)Q、R、X、Y、Z用所對(duì)應(yīng)的元素符號(hào)表示）：
（1）化合物M的空間構(gòu)型為

 

，其中心原子采取

 

雜化；化合物N在固態(tài)時(shí)的晶體類(lèi)型為

 

．
（2）由上述一種或多種元素組成的與RY₂互為等電子體的分子為

 

（寫(xiě)分子式）．
（3）Z原子基態(tài)時(shí)的外圍電子排布式為

 

；Z的一種含氧酸鋇鹽的晶胞結(jié)構(gòu)如圖所示，晶體內(nèi)與每個(gè)Z原子等距離且最近的氧原子數(shù)為

 

．
（4）由R、X、Y三種元素組成的RXY^-離子在酸性條件下可與NaClO溶液反應(yīng)，生成X₂、RY₂等物質(zhì)．該反應(yīng)的離子方程式為

 

．

Answer 1

考點(diǎn)：晶胞的計(jì)算,判斷簡(jiǎn)單分子或離子的構(gòu)型,“等電子原理”的應(yīng)用,原子軌道雜化方式及雜化類(lèi)型判斷

專(zhuān)題：化學(xué)鍵與晶體結(jié)構(gòu)

分析：Q、R、X、Y、Z為周期表中原子序數(shù)依次遞增的前四周期元素，
①Q(mào)為元素周期表中原子半徑最小的元素，則Q為H元素；
②R的基態(tài)原子中電子占據(jù)三種能量不同的能級(jí)，說(shuō)明R原子含有1S、2S、2P能級(jí)，且每種能級(jí)中的電子總數(shù)相同，則R元素的原子序數(shù)是6，為C元素；
③Y的基態(tài)原子的核外成對(duì)電子數(shù)是未成對(duì)電子數(shù)的3倍，Q、R、Y三種元素組成的一種化合物M是新裝修居室中常含有的一種有害氣體，M為HCHO，則Y是O元素，X元素的原子序數(shù)大于C而小于O元素，所以X為N元素，Q、R兩種元素組成的原子個(gè)數(shù)比為1：1的化合物N的質(zhì)荷比最大值為78，則N為苯；
⑤Z有“生物金屬”之稱(chēng)，Z⁴⁺離子和氬原子的核外電子排布相同，則Z的原子序數(shù)是22，所以Z為T(mén)i元素，結(jié)合原子的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)解答．

解答： 解：Q、R、X、Y、Z為周期表中原子序數(shù)依次遞增的前四周期元素，
①Q(mào)為元素周期表中原子半徑最小的元素，則Q為H元素；
②R的基態(tài)原子中電子占據(jù)三種能量不同的能級(jí)，說(shuō)明R原子含有1S、2S、2P能級(jí)，且每種能級(jí)中的電子總數(shù)相同，則R元素的原子序數(shù)是6，為C元素；
③Y的基態(tài)原子的核外成對(duì)電子數(shù)是未成對(duì)電子數(shù)的3倍，Q、R、Y三種元素組成的一種化合物M是新裝修居室中常含有的一種有害氣體，M為HCHO，則Y是O元素，X元素的原子序數(shù)大于C而小于O元素，所以X為N元素，Q、R兩種元素組成的原子個(gè)數(shù)比為1：1的化合物N的質(zhì)荷比最大值為78，則N為苯；
⑤Z有“生物金屬”之稱(chēng)，Z⁴⁺離子和氬原子的核外電子排布相同，則Z的原子序數(shù)是22，所以Z為T(mén)i元素；
（1）M為HCHO，價(jià)層電子對(duì)個(gè)數(shù)=3+

1

2

×（4-2×1-1×2）=3且不含孤電子對(duì)，所以其空間構(gòu)型為平面三角形，C原子雜化方式為sp²，N為苯，苯的構(gòu)成微粒是分子，所以苯為分子晶體，
故答案為：平面三角形；sp²；分子晶體；
（2）原子個(gè)數(shù)相等價(jià)電子數(shù)相等的微粒為等電子體，與二氧化碳互為等電子體的分子有：N₂O，故答案為：N₂O；
（3）Ti元素為22號(hào)元素，其原子中3d能級(jí)、4s能級(jí)上各有兩個(gè)電子，3d、4s能級(jí)上電子為其外圍電子，所以其外圍電子排布式為3d²4s²，以晶胞頂點(diǎn)為中心，采用沿X、Y、Z三軸切割的方法知，鈦的一種含氧酸鋇鹽的晶胞結(jié)構(gòu)如圖所示，晶體內(nèi)與每個(gè)鈦原子等距離且最近的氧原子數(shù)為6，
故答案為：3d²4s²；6；
（4）由R、X、Y三種元素組成的CNO^-離子在酸性條件下可與NaClO溶液反應(yīng)，二者發(fā)生氧化還原反應(yīng)生成N₂、CO₂，同時(shí)還生成氯離子和水，離子方程式為：2CNO^-+2H⁺+3ClO^-=N₂+2CO₂+3Cl^-+H₂O，
故答案為：2CNO^-+2H⁺+3ClO^-=N₂+2CO₂+3Cl^-+H₂O．

點(diǎn)評(píng)：本題考查了物質(zhì)結(jié)構(gòu)和性質(zhì)，涉及晶胞的計(jì)算、氧化還原反應(yīng)、元素周期律、等電子體等知識(shí)點(diǎn)，這些知識(shí)點(diǎn)是學(xué)習(xí)重點(diǎn)，根據(jù)原子結(jié)構(gòu)正確判斷元素是解本題關(guān)鍵，再結(jié)合基本概念、基本規(guī)律等知識(shí)點(diǎn)來(lái)分析解答，難點(diǎn)是配位數(shù)的計(jì)算，同時(shí)考查學(xué)生空間想象能力，難度較大．