Question

【化學--選修3物質結構與性質】
W、Y、Z、Q、R是周期表中前四周期的元素，且原子序數依次增大．W原子核外有2個未成對電子，Q是電負性最大的元素，R元素的原子核外的未成對電子數是W原子核外未成對電子數的2倍．請回答下列問題（答題時，W、Y、Z、Q、R用所對應的元素符號表示）：
（l）W、Y、Z 三種元素的第一電離能由大到小的順序為

 

．在上述三種元素的原子中，寫出與WZ₂互為等電子體的分子式

 

．
（2）已知Y₂Q₂分子存在如下所示的兩種結構（球棍模型，短線不一定代表單鍵）

該分子中Y原子的雜化方式是

 

雜化．
（3）W^2-₂陰離子的電子式為

 

，Z原子最外層電子排布式為

 

．
（4）YQ₃分子的空間構型為

 

，Y和Q兩元素的氫化物的沸點相比較，高者是

 

 （寫分子式）．往硫酸銅溶液中通入過量的YH₃（Y的氫化物分子式），可生成配離子[Cu（YH₃）₄]²⁺，但YQ₃不易與Cu²⁺形成配離子，其原因是

 

．
（5）科學家通過X射線探明RZ的晶體結構與NaCl晶體結構相似．那么在RZ晶體中距離R²⁺最近且等距離的R²⁺有

 

個．若在RZ晶體中陰陽離子間最近距離為a cm，晶體密度為ρg/cm³，則阿伏伽德羅常數N_A的表達式為

 

mol^-1．
（6）已知非整數比化合物R_0.95Z，其晶體結構與NaCI相似，但由于R、Z離子個數比小于1：1，故晶體存在缺陷．R_0.95Z可表示為

 

A、R

2+ 0.45

R

3+ 0.5

Z      B、R

2+ 0.25

R

3+ 0.70

Z     C、R

2+ 0.15

R

3+ 0.80

Z      D、Fe²⁺_0.85Fe³⁺_0.1O．

Answer 1

分析：W、Y、Z、Q、R是周期表中前四周期的元素，且原子序數依次增大．Q是電負性最大的元素，則Q為F元素；W原子核外有2個未成對電子，原子序數小于F且相差至少為3，處于第二周期，W核外電子排布為1s²2s²2p²，則W為C元素；結合原子序數可知，Y為N元素、Z為O元素；R元素的原子核外的未成對電子數是W原子核外未成對電子數的2倍，則R原子未成對電子數為4，則R處于第四周期，其原子核外電子排布為1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁶4s²，則R為Fe元素，據此解答．

解答：解：W、Y、Z、Q、R是周期表中前四周期的元素，且原子序數依次增大．Q是電負性最大的元素，則Q為F元素；W原子核外有2個未成對電子，原子序數小于F且相差至少為3，處于第二周期，W核外電子排布為1s²2s²2p²，則W為C元素；結合原子序數可知，Y為N元素、Z為O元素；R元素的原子核外的未成對電子數是W原子核外未成對電子數的2倍，則R原子未成對電子數為4，則R處于第四周期，其原子核外電子排布為1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁶4s²，則R為Fe元素，
（l）同周期自左而右元素第一電離能呈增大趨勢，但N元素的2p能級容納3個電子，處于半滿穩定狀態，能量較低，第一電離能高于同周期相鄰元素，故第一電離能N＞O＞C；在上述三種元素的原子中，寫出與CO₂互為等電子體的分子式N₂O，
故答案為：N＞O＞C；N₂O；
（2）F原子成一個共價鍵，由模型可知：白色球表示F、黑色球表示N，N原子之間應成N=N雙鍵，N₂F₂分子中N原子價層電子對數=2+

5-1-2

2

=3，N原子采取sp²雜化，
故答案為：sp²；
（3）C₂^2-陰離子中C原子之間形成三對共用電子對，且都滿足8電子穩定結構，其電子式為，O原子最外層電子排布式為2s²2p⁴，
故答案為：；2s²2p⁴；
（4）NF₃分子中N原子價層電子對數=3+

5-1×3

2

=4，N原子含有1對孤對電子，故其空間構型為三角錐形；
Y和Q兩元素的氫化物分別為NH₃、HF，由于電負性F＞N，故HF分子之間的氫鍵比NH₃分子之間的氫鍵更強，且HF的范德華力更強，故HF的沸點更高；
由于電負性F＞N＞H，NF₃分子中共用電子對偏向F原子，使得N原子上的孤對電子難與Cu²⁺形成配合物，
故答案為：三角錐形；HF；由于電負性F＞N＞H，NF₃分子中共用電子對偏向F原子，使得N原子上的孤對電子難與Cu²⁺形成配合物；
（5）科學家通過X射線探明FeO的晶體結構與NaCl晶體結構相似．若以為Fe²⁺體心，在FeO晶體中距離Fe²⁺最近且等距離的Fe²⁺位于棱的中心上，故共有12個；FeO的晶體結構與NaCl的晶體結構相似，則一個晶胞中含有4個“FeO”，N_A個“FeO”的質量為72g，FeO晶體中陰陽離子間最近距離為acm，則體積為（2a cm）³=8a³  cm³，晶胞質量為8a³  cm³×ρg/cm³=8ρa³g，所以

72g

NA

×4=8ρa³g，故N_A=

36

ρa3

，
故答案為：12；

36

ρa3

；
（6）設1molFe_0.95O中含有Fe³⁺有x mol，Fe²⁺有y mol，利用電荷守恒和原子守恒，則有

3x+2y=2 x+y=0.95

，
解之得：x=0.1，y=0.85，故Fe_0.95O可表示為Fe²⁺_0.85Fe³⁺_0.1O，
故答案為：D．

點評：本題考查物質結構與性質，涉及核外電子排布規律、電離能、分子結構、雜化軌道、配合物、氫鍵、晶胞結構與計算等，難度較大，（5）為易錯點、難點，需要學生識記常見晶體的晶胞結構．