Question

17．已知T、W、X、Y、Z是元素周期表前四周期中的常見(jiàn)元素，原子序數(shù)依次增大，相關(guān)信息如表．

元素	相關(guān)信息
T	T元素可形成自然界硬度最大的單質(zhì)
W	W與T同周期，核外有一個(gè)未成對(duì)電子
X	X原子的第一電離能至第四電離能分別是：I1=578kJ•mol-1，I2=1817kJ•mol-1， I3=2745kJ•mol-1，I4=11575kJ•mol-1
Y	常溫常壓下，Y單質(zhì)是固體，其氧化物是形成酸雨的主要物質(zhì)
Z	Z的一種同位素的質(zhì)量數(shù)為63，中子數(shù)為34

（1）TY₂是一種常用的溶劑，是非極性分子（填“極性分子”或“非極性分子”），分子中存在2個(gè)σ鍵．W的最簡(jiǎn)單氫化物容易液化，理由是氟化氫分子之間存在著氫鍵．
（2）在25℃、101kPa下，已知13.5g的X固體單質(zhì)在O₂中完全燃燒后恢復(fù)至原狀態(tài)，放熱419kJ，該反應(yīng)的熱化學(xué)方程式為4Al（s）+3 O₂（g）=2Al₂O₃（s）△H=-3352kJ/mol．
（3）基態(tài)Y原子中，電子占據(jù)的最高能層符號(hào)為M；該能層具有的原子軌道數(shù)為9、電子數(shù)為6．Y、氧、W元素的電負(fù)性由大到小的順序?yàn)镕＞O＞S（用元素符號(hào)作答）．
（4）已知Z的晶胞結(jié)構(gòu)如圖所示，又知Z的密度為9.00g•cm^-3，則晶胞邊長(zhǎng)為$\root{3}{4.72×1{0}^{-23}}$（用含立方根的式子表示）；
ZYO₄常作電鍍液，其中YO₄^2-的空間構(gòu)型是正四面體，其中Y原子的雜化軌道類型是sp³．Z的單質(zhì)與人體分泌物中的鹽酸以及空氣反應(yīng)可生成超氧酸：
Z+HCl+O₂=ZCl+HO₂，HO₂（超氧酸）不僅是一種弱酸而且也是一種自由基，具有極高的活性．下列說(shuō)法或表示正確的是AD
A．O₂是氧化劑B．HO₂是氧化產(chǎn)物
C．HO₂在堿中能穩(wěn)定存在D.1mol Z參加反應(yīng)有1mol 電子發(fā)生轉(zhuǎn)移．

Answer 1

分析 T、W、X、Y、Z是元素周期表前四周期中的常見(jiàn)元素，原子序數(shù)依次增大，T元素可形成自然界硬度最大的單質(zhì)，則T為碳元素；W與T同周期，核外有一個(gè)未成對(duì)電子，原子序數(shù)大于碳，核外電子排布式為1s²2s²2p⁵，則W為氟元素；X原子的第四電離能劇增，所以X原子最外層有三個(gè)電子，則X為鋁元素；常溫常壓下，Y單質(zhì)是固體，其氧化物是形成酸雨的主要物質(zhì)，所以Y為S元素；Z的一種同位素的質(zhì)量數(shù)為63，中子數(shù)為34，則Z的質(zhì)子數(shù)為63-34=29，所以Z為銅元素．
（1）CS₂與二氧化碳結(jié)構(gòu)類似，直線形對(duì)稱結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)式為S=C=S；W為氟元素，由于氟化氫分子之間存在著氫鍵，沸點(diǎn)較高，容易液化；
（2）發(fā)生反應(yīng)：4Al+3 O₂$\frac{\underline{\;點(diǎn)燃\;}}{\;}$2Al₂O₃，計(jì)算4molAl完全反應(yīng)放出的熱量，注明物質(zhì)的聚集狀態(tài)與反應(yīng)熱書寫熱化學(xué)方程式；
（3）Y為硫元素，原子核外電子排布式為1s²2s²2p⁶3s²3p⁴；同周期自左而右電負(fù)性增大，同主族自上而下電負(fù)性減�。�
（4）Z為銅元素，根據(jù)均攤法計(jì)算晶胞中Cu原子數(shù)目，表示出晶胞質(zhì)量，再結(jié)合m=ρV可以計(jì)算晶胞體積，進(jìn)而計(jì)算晶胞棱長(zhǎng)；
SO₄^2-離子的中心原子S的價(jià)層電子對(duì)為：4+$\frac{6+2-2×4}{2}$=4，孤電子對(duì)數(shù)為0，雜化軌道數(shù)目為4；
在反應(yīng)Cu+HCl+O₂=CuCl+HO₂中，O₂是氧化劑，HO₂是還原產(chǎn)物，HO₂ （超氧酸）是一種弱酸，所以HO₂在堿中不能穩(wěn)定存在，1mol Cu參加反應(yīng)被氧化成CuCl，有1mol電子發(fā)生轉(zhuǎn)移．

解答 解：T、W、X、Y、Z是元素周期表前四周期中的常見(jiàn)元素，原子序數(shù)依次增大，T元素可形成自然界硬度最大的單質(zhì)，則T為碳元素；W與T同周期，核外有一個(gè)未成對(duì)電子，原子序數(shù)大于碳，核外電子排布式為1s²2s²2p⁵，則W為氟元素；X原子的第四電離能劇增，所以X原子最外層有三個(gè)電子，則X為鋁元素；常溫常壓下，Y單質(zhì)是固體，其氧化物是形成酸雨的主要物質(zhì)，所以Y為S元素；Z的一種同位素的質(zhì)量數(shù)為63，中子數(shù)為34，則Z的質(zhì)子數(shù)為63-34=29，所以Z為銅元素．
（1）AY₂化學(xué)式是CS₂，其結(jié)構(gòu)式為S=C=S，為直線型結(jié)構(gòu)，分子中正負(fù)電荷重心重合，屬于非極性分子，其分子中每個(gè)雙鍵中含有1個(gè)σ鍵，所以CS₂分子存在2個(gè)σ鍵．W為氟元素，由于氟化氫分子之間存在著氫鍵，所以氟化氫容易液化，
故答案為：非極性分子；2；氟化氫分子之間存在著氫鍵；
（2）13.5g的Al的物質(zhì)的量為$\frac{13.5g}{27g/mol}$=0.5mol，4molAl在O₂氣體中完全燃燒后恢復(fù)至原狀態(tài)放出的熱量為419kJ×$\frac{4mol}{0.5mol}$=3352kJ，故熱化學(xué)方程式為：4Al（s）+3 O₂（g）=2Al₂O₃（s）△H=-3352kJ/mol，
故答案為：4Al（s）+3 O₂（g）=2Al₂O₃（s）△H=-3352kJ/mol；
（3）Y為硫元素，原子核外電子排布式為1s²2s²2p⁶3s²3p⁴，最高能層符號(hào)為M，M能層具有s、p、d三個(gè)能級(jí)，s上有一個(gè)軌道，p上有三個(gè)軌道，d上有5個(gè)原子軌道，所以共有9個(gè)，硫原子的最外層電子數(shù)為6，
同周期自左而右電負(fù)性增大，同主族自上而下電負(fù)性減小，S、O、F元素的第一電離能由大到小順序?yàn)?F＞O＞S，
故答案為：M；9； 6； F＞O＞S；
（4）Z為Cu元素，銅原子位于頂點(diǎn)和面心，每個(gè)晶胞中含有銅原子的數(shù)目為：8×$\frac{1}{8}$+6×$\frac{1}{4}$=4，晶胞中含有4個(gè)銅原子，則晶胞的質(zhì)量為：$\frac{4×64}{{N}_{A}}$g，設(shè)該晶胞的邊長(zhǎng)為xcm，則該晶胞體積為：x³cm³，則：$\frac{4×64}{{N}_{A}}$g=x³cm³×9.00g/cm³，整理可得x=$\root{3}{4.72×1{0}^{-23}}$；
SO₄^2-離子的中心原子S的價(jià)層電子對(duì)為：4+$\frac{6+2-2×4}{2}$=4，孤電子對(duì)數(shù)為0，故其空間結(jié)構(gòu)為正四面體，雜化軌道數(shù)目為4，S原子雜化方式為：sp³，
A．O₂中氧元素的化合價(jià)是0價(jià)，HO₂中氧元素的平均化合價(jià)是-0.5價(jià)，化合價(jià)降低作氧化劑，故A正確；?
B．還原產(chǎn)物是HO₂，故B錯(cuò)誤；
C．HO₂為超氧酸，應(yīng)具有酸性，可與堿反應(yīng)，故HO₂在堿中不能穩(wěn)定存在，故C錯(cuò)誤；
D.1molCu參加反應(yīng)生成+1價(jià)銅離子，有1mol電子發(fā)生轉(zhuǎn)移，故D正確，
故答案為：$\root{3}{4.72×1{0}^{-23}}$；正四面體；sp³；AD．

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、分子結(jié)構(gòu)與性質(zhì)、雜化方式、電負(fù)性、熱化學(xué)方程式書寫、氧化還原反應(yīng)、晶胞計(jì)算等，是對(duì)物質(zhì)結(jié)構(gòu)主干知識(shí)的考查，熟練掌握基礎(chǔ)知識(shí)并靈活運(yùn)用，難度中等．