Question

【化学—选修3 物质结构与性质】

周期表中前四周期元素R、W、X、Y、Z的原子序数依次递增。R基态原子中，电子占据的最高能层符号为L，最高能级上只有两个自旋方向相同的电子。工业上通过分离液态空气获得X单质。Y原子的最外层电子数与电子层数之积等于R、W、X三种元素的原子序数之和。Z基态原子的最外能层只有一个电子，其他能层均已充满电子。请回答下列问题：

（1）Z²⁺基态核外电子排布式为________________。

（2）YX₄^-的空间构型是_______；与YX₄^-互为等电子体的一种分子为_______（填化学式）；HYX₄酸性比HYX₂强，其原因是____________________。

（3）结构简式为RX（W₂H₃）₂的化合物中R原子的杂化轨道类型为_______；1molRX（W₂H₃）₂分子中含有σ键数目为_______________。

（4）往Z的硫酸盐溶液中通入过量的WH₃，可生成[Z（WH₃）₄]SO₄，下列说法正确的是_______。

A．[Z（WH₃）₄]SO₄中所含的化学键有离子键、极性键和配位键

B．在[Z（WH₃）₄]²⁺中Z²⁺给出孤对电子，WH₃提供空轨道

C．[Z（WH₃）₄]SO₄组成元素中第一电离能最大的是氧元素

（5）某Y与Z形成的化合物的晶胞如图所示（黑点代表Z原子）。

①该晶体的化学式为            。

②已知Z和Y的电负性分别为1.9和3.0，则Y与Z形成的化合物属于      （填“离子”、“共价”）化合物。

③已知该晶体的密度为ρg.cm^－3，阿伏加德罗常数为N_A，则该晶体中Z原子和Y原子之间的最短距离为       pm（只写计算式）。

Answer

（1）[Ar]3d9 或 1s22s22p63s23p63d9；

（2）正四面体；CCl4等 ；HClO4有 3 个非羟基氧，而 HClO2有 1 个非羟基氧 ；

（3）sp2 ；11NA ；（4）A ；

（5）①CuCl；②共价 ；③

【解析】

试题分析：周期表中前四周期元素R、W、X、Y、Z的原子序数依次递增。R基态原子中，电子占据的最高能层符号为L，最高能级上只有两个自旋方向相同的电子，则R为C元素，工业上通过分离液态空气获得X单质，则X为氧元素气，W为N元素，R、W、X三种元素的原子序数之和为21，Y原子的最外层电子数与电子层数之积等于21，则Y为Cl元素，Z基态原子的最外能层只有一个电子，其他能层均已充满电子，则Z为Cu元素。

（1）Z为Cu元素，原子核外电子数为29，原子核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s1，则Z2+基态核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d9 。

（2）根据上述分析，YX4-为ClO4-，根据价层电子对互斥理论，4+(7+1-2×4）÷2=4，没有孤对电子，则空间构型是正四面体型；与ClO4-互为等电子体的分子是AB4型分子，其中一种分子为CCl4；HYX4为HClO4 ，HYX2是HClO2，HClO4有 3 个非羟基氧，而 HClO2有 1 个非羟基氧，所以HClO4的酸性比HClO2强。

（3）结构简式为RX（W2H3）2的化合物是CO(N2H3)2，据C、N、O、H的成键特征，该有机物的结构简式为NH2-NHNH-NH2，C原子形成3个σ键，杂化轨道类型为sp2杂化，根据有机物的结构简式可知1molCO（N2H3）2分子中含有σ键数目为11NA 。

（4）A．在[Cu（NH3)4]SO4中，内界离子[Cu(NH3)4]2+与外界离子SO42－形成离子键，Cu2+与NH3形成配位键，NH3中N原子与H原子之间形成极性键，A项正确；B.在[Cu（NH3)4]SO4中Cu2＋提供空轨道，NH3给出孤对电子，B项错误；C．[Cu（NH3)4]SO4组成元素中第一电离能最大的是N元素，C项错误；答案选A。

（5）根据上述推断，Y、Z分别为Cl、Cu，Cl在晶胞占有的位置8个顶点、6个面，Cl原子的个数8×1/8＋6×1/2=4，Cu原子在晶胞的位置在体心，全部属于晶胞，Cl个数是4。

①该晶体的化学式为CuCl；

②一般认为两个成键元素原子间的电负性差值大于1．7形成离子键，小于1．7形成共价键，铜与Cl电负性差值3.0－1.9=1.1<1.7，该化合物属于共价化合物；

③设边长为a cm，ρ=m/M=(4/NA×M)÷a3，a= ，该晶胞类似于金刚石的晶胞，Cu和Cl最近的距离是体对角线的1/4，即距离为pm。

考点：考查核外电子排布规律、配合物、杂化轨道、晶胞结构与计算等。