Question

【題目】【化學—選修3 物質結構與性質】

周期表中前四周期元素R、W、X、Y、Z的原子序數依次遞增。R基態原子中，電子占據的最高能層符號為L，最高能級上只有兩個自旋方向相同的電子。工業上通過分離液態空氣獲得X單質。Y原子的最外層電子數與電子層數之積等于R、W、X三種元素的原子序數之和。Z基態原子的最外能層只有一個電子，其他能層均已充滿電子。請回答下列問題：

（1）Z２＋基態核外電子排布式為： 。

（2）YX4－的空間構型是：__________；與YX4－互為等電子體的一種分子為__________（填化學式）；HYX4酸性比HYX2強，其原因是：__________________________。

（3）結構簡式為RX(WH2)2的化合物中R原子的雜化軌道類型為： ；1molRX(WH2)2分子中含有σ鍵數目為：_______________。(H為氫元素，下同)

（4）往Z的硫酸鹽溶液中通入過量的WH3，可生成[Z(WH3)4]SO4，下列說法正確的是：__________。

A．[Z(WH3)4]SO4中所含的化學鍵有離子鍵、極性鍵和配位鍵

B．在[Z(WH3)4]２＋中Z２＋給出孤對電子，WH3提供空軌道

C．[Z(WH3)4]SO4組成元素中第一電離能最大的是氧元素

（5）某Y與Z形成的化合物的晶胞如右圖所示（黑點代表Z原子）。

①該晶體的化學式為： 。

②已知Z和Y的電負性分別為1.9和3.0，則Y與Z形成的化合物屬于 （填“離子”、“共價”）化合物。

③ 已知該晶體的密度為ρg·cm－3，阿伏加德羅常數為NA，則該晶體中Z原子和Y原子之間的最短距離為： cm（只寫計算式）(Z原子位于體對角線上)。

Answer 1

【答案】（1）[Ar]3d9或1s22s22p63s23p63d9；

（2）正四面體；CCl4等 ；HClO4有 3 個非羥基氧，而 HClO2有 1 個非羥基氧 ；

（3）sp2； 7NA；（4）A ；

（5）①CuCl；②共價 ；③

【解析】試題分析：周期表中前四周期元素R、W、X、Y、Z的原子序數依次遞增。R基態原子中，電子占據的最高能層符號為L，最高能級上只有兩個自旋方向相同的電子，則R的原子序數是2+2+2＝6，即R是C元素。工業上通過分離液態空氣獲得X單質，則X是N或O，由于W的已知酸性介于R和X之間，所以X只能是O，W是N。Y原子的最外層電子數與電子層數之積等于R、W、X三種元素的原子序數之和，即為21，所以Y是第三周期的氯元素。Z基態原子的最外能層只有一個電子，其他能層均已充滿電子則Z是Cu.

（1） Z為Cu元素，原子核外電子數為29，原子核外電子排布式為1s22s22p63s23p63d104s1，則Z2+基態核外電子排布式為1s22s22p63s23p63d9。

（2）根據上述分析，YX4-為ClO4-，根據價層電子對互斥理論，4+(7+1-2×4）÷2=4，沒有孤對電子，則空間構型是正四面體型；與ClO4-互為等電子體的分子是AB4型分子，其中一種分子為CCl4；HYX4為HClO4，HYX2是HClO2，HClO4有 3 個非羥基氧，而 HClO2有 1 個非羥基氧，所以HClO4的酸性比HClO2強。

（3）結構簡式為RX（WH2）2的化合物是CO(NH2)2，據C、N、O、H的成鍵特征，該有機物的結構簡式為NH2CONH2，C原子形成3個σ鍵，雜化軌道類型為sp2雜化，單鍵都是σ鍵，雙鍵中含有1個σ鍵，所以根據有機物的結構簡式可知1molCO（NH2）2分子中含有σ鍵數目為7NA。

（4）A．在[Cu（NH3)4]SO4中，內界離子[Cu(NH3)4]2+與外界離子SO42－形成離子鍵，Cu2+與NH3形成配位鍵，NH3中N原子與H原子之間形成極性鍵，A正確；B．在[Cu（NH3)4]SO4中Cu2＋提供空軌道，NH3給出孤對電子，B錯誤；C．[Cu（NH3)4]SO4組成元素中第一電離能最大的是N元素，C錯誤；答案選A。

（5）根據上述推斷，Y、Z分別為Cl、Cu，Cl在晶胞占有的位置8個頂點、6個面，Cl原子的個數8×1/8＋6×1/2=4，Cu原子在晶胞的位置在體心，全部屬于晶胞，Cl個數是4。

①該晶體的化學式為CuCl；

②兩個成鍵元素原子間的電負性差值大于1.7形成離子鍵，小于1.7形成共價鍵，銅與Cl電負性差值3.0－1.9=1.1<1.7，該化合物屬于共價化合物；

③設邊長為a cm，ρ=m/V=(4/NA×M)÷a3，a=，該晶胞類似于金剛石的晶胞，Cu和Cl最近的距離是體對角線的1/4，即距離為cm。