Question

五种短周期元素X、Y、Z、W、Q的原子序数依次增。X、Y是非金属元素X、Y、Q元素的原子最高能级上电子数相等；Z元素原子的最外层电子数是次外层的两倍；W元素原子核外有三种不同的能级且原子中p亚层与s亚层电子总数相等；Q元素电离能分别是I₁=496，I₂=4562，I₃=6912。回答下列问题：

(1)基态Q原子的核外电子排布式是____________________。

(2)Q、W形成的化合物Q₂W₂中的化学键类型是______________。

(3)Y能与氟元素形成YF₃，该分子的空间构型是_______，该分子属于______分子(填“极性”或“非极性”)。Y与X可形成具有立体结构的化合物Y₂X₆，该结构中Y采用______杂化。

(4)Y(OH)₃是一元弱酸，其中Y原子因缺电子而易形成配位键，写出Y(OH)₃在水溶液中的电离方程式_______________。

(5) Z的一种单质晶胞结构如下图所示。

①该单质的晶体类型为___________。

②含1 mol Z原子的该晶体中共有_____mol化学键。

③己知Z的相对原子质量为M，原子半径为r pm，阿伏伽德罗常数的值为N_A，则该晶体的密度为____g·cm^-3。

Answer

[Ne]3s1(或1s22s22p63s1) 离子键、非极性井价键 平面三角形 非极性 ）sp3 B(OH)3+H2O [B(OH)4]-+H+ 原子晶体 2 或×1030

【解析】Z元素原子的最外层电子数是次外层的两倍，则Z为碳元素；W元素原子核外有三种不同的能级且原子中p亚层与s亚层电子总数相等，则其电子排布式为1s22s22p4，为O元素；Q元素电离能分别是I1=496，I2=4562，I3=6912，说明最外层是1个电子，则Q为Na元素；再结合X、Y、Z、W、Q的原子序数依次增、X、Y是非金属元素X、Y、Q元素的原子最高能级上电子数相等可知X为H，Y为B；

(1)Na的核电荷数为11，基态Na原子的核外电子排布式是[Ne]3s1(或1s22s22p63s1) ；

(2) Na、O形成的化合物Na2O2中含有Na+和O22-，则所含化学键类型是离子键和非极性共价键；

(3)BF3分子中心B原子孤电子对数==0，价层电子对数=3+0=3，故B原子采取sp2杂化，VSEPR构型为平面三角形，分子的立体构型为平面三角形；BF3中B元素化合价为+3，B原子最外层3个电子全部成键，为非极性分子；在B2H6分子中心B原子孤电子对数==0，价层电子对数=4+0=4，故B原子采取sp3杂化；

(4)B(OH)3中B原子因缺电子而易与水电离出的OH-中氧原子间形成配位键，促进水的电离，使得溶液显酸性，则B(OH)3在水溶液中的电离方程式为B(OH)3+H2O [B(OH)4]-+H+ ；

(5) ①碳原子间通过C—C键形成立体网状结构，此晶体类型为原子晶体；

②由晶胞结构可知，每个碳原子平均形成2个C—C键，含1mol C原子的该晶体中共有2mol化学键；

③晶胞中碳原子数目为4+8×+6×=8，则晶胞的质量为8×g，处于体对角线上的C原子相邻，若C原子半径为(r×10-10)cm，则晶胞体对角线长度为8(r×10-10)cm，则晶胞棱长为cm，则该晶体的密度为[8×g]÷[]3cm3=×1030g·cm-3。

点睛：把握非极性分子和极性分子的判断方法，对于ABn型分子，A原子的最外层电子，若完全成键，属于非极性分子，若不完全成键，则属于极性分子；杂化类型的判断：中心原子电子对计算公式：电子对数n=（中心原子的价电子数+配位原子的成键电子数±电荷数）。注意：①当上述公式中电荷数为正值时取“-”，电荷数为负值时取“+”；②当配位原子为氧原子或硫原子时，成键电子数为零；根据n值判断杂化类型：一般有如下规律：当n=2，sp杂化；n=3，sp2杂化；n=4，sp3杂化。