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）Z^２＋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(WH₂)₂的化合物中R原子的杂化轨道类型为：                 ；1molRX(WH₂)₂分子中含有σ键数目为：_______________。(H为氢元素，下同)

（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Z^２＋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右图所示（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：                  cm（只写计算式）(Z原子位于体对角线上)。

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； 7NA；（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的原子序数是2+2+2＝6，即R是C元素。工业上通过分离液态空气获得X单质，则X是N或O，由于W的已知酸性介于R和X之间，所以X只能是O，W是N。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，即为21，所以Y是第三周期的氯元素。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是Cu.

（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（WH2）2的化合物是CO(NH2)2，据C、N、O、H的成键特征，该有机物的结构简式为NH2CONH2，C原子形成3个σ键，杂化轨道类型为sp2杂化，单键都是σ键，双键中含有1个σ键，所以根据有机物的结构简式可知1molCO（NH2）2分子中含有σ键数目为7NA。

（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正确；B．在[Cu（NH3)4]SO4中Cu2＋提供空轨道，NH3给出孤对电子，B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/V=(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cm。

考点：考查元素推断、核外电子排布、含氧酸、共价键配位键、电离能及晶胞结构判断与计算等