Question

19．M、N、O、P、Q是元素周期表中原子序數(shù)依次遞增的前四周期元素．M原子最外層電子數(shù)為內層電子數(shù)的3倍；N的焰色反應呈黃色；O的氫化物是一種強酸，其濃溶液可與M、Q的化合物反應生成O的單質；P是一種金屬元素，其基態(tài)原子中有6個未成對電子．請回答下列問題：
（1）元素Q的名稱為錳，P的基態(tài)原子價層電子排布式為3d⁵4s¹．
（2）O的氫化物的沸點比其上一周期同族元素的氫化物低，是因為HF分子間存在氫鍵，而HCl分子間無氫鍵．
（3）M、O電負性大小順序是O＞Cl（用元素符號表示），O的最高價含氧酸根的空間構型為正四面體，其中心原子的雜化類型為sp³．
（4）M、N形成的化合物的晶胞如圖所示，該晶胞的化學式為Na₂O，其中M離子的配位數(shù)為8，該晶體類型為離子晶體．
（5）該晶胞的邊長為a×10^-10cm，則距離最近的M、N離子間的距離為$\frac{\sqrt{3}}{4}$×a×10^-10cm．

Answer 1

分析 M、N、O、P、Q是元素周期表中原子序數(shù)依次遞增的前四周期元素．M原子最外層電子數(shù)為內層電子數(shù)的3倍，原子只能有2個電子層，最外層電子數(shù)為6，則M為氧元素；N的焰色反應呈黃色，則N為Na；O的氫化物是一種強酸，其濃溶液可與M、Q的化合物反應生成O的單質，可推知O為Cl、Q為Mn；P是一種金屬元素，其基態(tài)原子中有6個未成對電子，核外電子排布為1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁵4s¹，則P為Cr，據(jù)此解答．

解答 解：M、N、O、P、Q是元素周期表中原子序數(shù)依次遞增的前四周期元素．M原子最外層電子數(shù)為內層電子數(shù)的3倍，原子只能有2個電子層，最外層電子數(shù)為6，則M為氧元素；N的焰色反應呈黃色，則N為Na；O的氫化物是一種強酸，其濃溶液可與M、Q的化合物反應生成O的單質，可推知O為Cl、Q為Mn；P是一種金屬元素，其基態(tài)原子中有6個未成對電子，核外電子排布為1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁵4s¹，則P為Cr，
（1）由上述分析可知，元素Q為錳，P是一種金屬元素，其基態(tài)原子中有6個未成對電子，處于第四周期，核外電子排布為1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁵4s¹，價層電子排布式為3d⁵4s¹，
故答案為：錳；3d⁵4s¹；
（2）HF分子間存在氫鍵，而HCl分子間無氫鍵，故HCl的沸點比HF的低
故答案為：HF分子間存在氫鍵，而HCl分子間無氫鍵；
（3）O、Cl元素形成的氧化物中Cl元素表現(xiàn)正化合價，故O原子對鍵合電子的吸引力更強，故電負性O＞Cl，Cl的最高價含氧酸根為ClO₄^-，Cl原子孤電子對=$\frac{7+1-2×4}{2}$=0，價層電子對數(shù)為4，故其空間構型為 正四面體，其中心原子的雜化類型為sp³，
故答案為：O＞Cl；正四面體；sp³；
（4）晶胞中Na為晶胞內部，晶胞中含有8個Na原子，O原子位于頂點與面心，晶胞中含有O原子數(shù)目為8×$\frac{1}{8}$+6×$\frac{1}{2}$=4，故該晶胞的化學式為Na₂O，以晶胞中上面心M離子為研究對象，晶胞中每個M周圍最近的N離子有8個，M離子配位數(shù)為8，該晶體類型為離子晶體，
故答案為：Na₂O；8；離子晶體；
（5）N離子與周圍4個M離子形成正四面體結構，N、M連續(xù)處于晶胞體對角線上，NM距離為體對角線長度的$\frac{1}{4}$，晶胞的邊長為a×10^-10cm，則晶胞體對角線長度為$\sqrt{3}$a×10^-10cm，則距離最近的M、N離子間的距離為$\frac{\sqrt{3}}{4}$×a×10^-10cm，
故答案為：$\frac{\sqrt{3}}{4}$×a×10^-10cm．

點評 本題是對物質結構的考查，涉及核外電子排布、電負性、分子結構、雜化軌道、晶胞結構與計算等，（3）中注意根據(jù)氧化物中化合價判斷O與Cl的電負性，（5）為易錯點、難點，需要學生具有一定空間想象及數(shù)學計算能力，難點中等．