Question

7．X、Y、Z、R、M是原子序數(shù)依次增大五種元素，基態(tài)X原子的s電子數(shù)比p電子數(shù)多3個，在周期表中Y與Z相鄰且第一電離能Y＞Z，Z、R同主族，M核外電子有29種運動狀態(tài)，請回答下列問題：
（1）基態(tài)M²⁺的電子排布式為[Ar]3d⁹，X、Y、Z、M的電負(fù)性由大到小的順序為O＞N＞B＞Cu．
（2）化合物XCl₃的中心原子雜化類型為sp²；YCl₃的立體構(gòu)型為三角錐形，XCl₃、YCl₃分子中屬于非極性分子的是BCl₃．
（3）H₂Z、H₂Z₂、H₂R的沸點分別為100℃、158℃，-60.4℃，試解釋此種現(xiàn)象H₂O₂、H₂O分子間可以形成氫鍵，H₂O₂相對分子質(zhì)量最大，H₂S分子間不能形成氫鍵．
（4）H₂RO₃的K₁和K₂分別為1.54×10^-2和1.02×10^-7，熔融化狀態(tài)下RO₃不能導(dǎo)電而Na₂O能導(dǎo)電，請根據(jù)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)的關(guān)系解釋下列問題：
①K₁＞K₂：SO₃^2-與H⁺間的結(jié)合能力強于HSO₃^-與H⁺間的結(jié)合能力，故H₂SO₃比HSO₃^-更易電離出離子，電離程度大，對應(yīng)K值大．
②RO₃不能導(dǎo)電而Na₂O能導(dǎo)電：SO₃是共價化合物，屬于非電解質(zhì)，而Na₂O是離子化合物．
（5）Z、M形成的一種化合物晶胞如圖所示：（實心球代表M）
①該化合物的化學(xué)式為Cu₂O．
②若晶胞參數(shù)為apm．列式計算該晶胞的密度=$\frac{288}{{a}^{3}{N}_{A}×1{0}^{-30}}$g•cm^-3．

Answer 1

分析 X、Y、Z、R、M是原子序數(shù)依次增大五種元素，M核外電子有29種運動狀態(tài)，則M為Cu；基態(tài)X原子的s電子數(shù)比p電子數(shù)多3個，原子核外電子排布式為1s²2s²2p¹，則X為B元素；在周期表中Y與Z相鄰且第一電離能Y＞Z，Z、R同主族，則Y處于Ⅱ族或ⅤA族，結(jié)合原子序數(shù)可知，若Y處于ⅡA族，R的原子序數(shù)大于Cu，不符合題意，故Y為N元素、Z為O元素、R為S元素．
（1）Cu處于第四周期IB族，Cu²⁺原子核外3d軌道有9個電子；非金屬性越強，電負(fù)性越大；
（2）化合物BCl₃中B原子孤電子對數(shù)=$\frac{3-1×3}{2}$=0，價層電子對數(shù)=3+0=3；NCl₃中N原子孤電子對數(shù)=$\frac{5-1×3}{2}$=1，價層電子對數(shù)=3+1=4，結(jié)合分子空間構(gòu)型判斷非極性分子；
（3）H₂O₂、H₂O分子間可以形成氫鍵，H₂O₂相對分子質(zhì)量最大，H₂S分子間不能形成氫鍵；
（4）①SO₃^2-與H⁺間的結(jié)合能力強于HSO₃^-與H⁺間的結(jié)合能力；
②SO₃是共價化合物，屬于非電解質(zhì)，而Na₂O是離子化合物；
（5）①Cu與O形成的化合物為Cu₂O、CuO，根據(jù)均攤法計算晶胞中黑色球、白色球數(shù)目，進(jìn)而確定化學(xué)式；
②結(jié)合分子中含有原子數(shù)目，表示出晶胞質(zhì)量，再根據(jù)ρ=$\frac{m}{V}$計算晶胞密度．

解答 解：X、Y、Z、R、M是原子序數(shù)依次增大五種元素，M核外電子有29種運動狀態(tài)，則M為Cu；基態(tài)X原子的s電子數(shù)比p電子數(shù)多3個，原子核外電子排布式為1s²2s²2p¹，則X為B元素；在周期表中Y與Z相鄰且第一電離能Y＞Z，Z、R同主族，則Y處于Ⅱ族或ⅤA族，結(jié)合原子序數(shù)可知，若Y處于ⅡA族，R的原子序數(shù)大于Cu，不符合題意，故Y為N元素、Z為O元素、R為S元素．
（1）Cu處于第四周期IB族，Cu²⁺原子核外3d軌道有9個電子，基態(tài)Cu²⁺的電子排布式為[Ar]3d⁹，
非金屬性越強，電負(fù)性越大，故電負(fù)性：O＞N＞B＞Cu，
故答案為：[Ar]3d⁹；O＞N＞B＞Cu；
（2）化合物BCl₃中B原子孤電子對數(shù)=$\frac{3-1×3}{2}$=0，價層電子對數(shù)=3+0=3，B原子采取sp²雜化，為平面正三角形結(jié)構(gòu)，分子中正負(fù)電荷重心重合，屬于非極性分子，
NCl₃中N原子孤電子對數(shù)=$\frac{5-1×3}{2}$=1，價層電子對數(shù)=3+1=4，為三角錐形結(jié)構(gòu)，分子中正負(fù)電荷重心不重合，屬于極性分子，
故答案為：sp²；三角錐形；BCl₃；
（3）H₂O₂、H₂O分子間可以形成氫鍵，H₂O₂相對分子質(zhì)量最大，H₂S分子間不能形成氫鍵，故過氧化氫的沸點最高，水次之，硫化氫的最低，
故答案為：H₂O₂、H₂O分子間可以形成氫鍵，H₂O₂相對分子質(zhì)量最大，H₂S分子間不能形成氫鍵；
（4）①SO₃^2-與H⁺間的結(jié)合能力強于HSO₃^-與H⁺間的結(jié)合能力，故H₂SO₃比HSO₃^-更易電離出離子，電離程度大，對應(yīng)K值大，
故答案為：SO₃^2-與H⁺間的結(jié)合能力強于HSO₃^-與H⁺間的結(jié)合能力，故H₂SO₃比HSO₃^-更易電離出離子，電離程度大，對應(yīng)K值大；
②SO₃是共價化合物，屬于非電解質(zhì)，而Na₂O是離子化合物，熔融狀態(tài)下可以導(dǎo)電，
故答案為：SO₃是共價化合物，屬于非電解質(zhì)，而Na₂O是離子化合物；
（5）①晶胞中黑色球為4、白色球數(shù)目為1+8×$\frac{1}{8}$=2，原子數(shù)目之比為2：1，故Cu、O形成的化合物為Cu₂O，
故答案為：Cu₂O；
②晶胞質(zhì)量為2×$\frac{144}{{N}_{A}}$g，則晶胞密度為2×$\frac{144}{{N}_{A}}$g÷（a×10^-10 cm）³=$\frac{288}{{a}^{3}{N}_{A}×1{0}^{-30}}$g•cm^-3，
故答案為：$\frac{288}{{a}^{3}{N}_{A}×1{0}^{-30}}$．

點評 本題是對物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)的考查，涉及核外電子排布、電負(fù)性、雜化方式與空間構(gòu)型、分子結(jié)構(gòu)與性質(zhì)、氫鍵、晶胞計算等，注意氫鍵對物質(zhì)性質(zhì)的影響．