Question

有X、Y、Z、W、Q五种元素，它们的核电荷数依次增大，且都小于20，其中X为非金属元素。X和Q属于同一族，它们原子的最外层电子排布式为ns¹；Y和W也属于同一族，它们原子的最外层的p能级电子数是s能级电子数的两倍；Z原子最外层上电子数等于W原子最外层上电子数的一半。请回答下列问题：

（1）X、Y可形成一种绿色氧化剂A，则A为__（“极性分子”或“非极性分子”）；试写出Cu、稀硫酸与A反应制备CuSO₄的离子方程式___。

（2）由这5种元素组成的一种化合物是__（填化学式），该物质主要用途是__，并解释其原理___。

（3）在第四周期中，与Z元素原子未成对电子数相同的金属元素有___种，该元素氯化物的二聚分子结构如图所示，在此化合物中Z原子的杂化类型为___，该化合物在熔融状态下___导电（“能”或“不能”）。

（4）分子WY₂、WY₃的键角相比，更大的是___（填化学式），写出两种与WY₃互为等电子体的微粒___。

Answer

极性分子 Cu+H2O2+2H+=Cu2++2H2O KAl(SO4)2·12H2O 净水剂 Al3++3H2O⇌Al(OH)3(胶体)+3H+，胶体具有吸附作用 4 sp3 不能 SO3 CO32-，NO3-、BF3

【解析】

X、Y、Z、W、Q五种元素的核电荷数依次增大，且都小于20，由Y和W属于同一族，它们原子的最外层的p能级电子数是s能级电子数的两倍可知，Y为O元素、W为S元素；由X为非金属元素，X和Q属于同一族，它们原子的最外层电子排布式为ns1可知，X为H元素、Q为K元素；由Z原子最外层上电子数等于W原子最外层上电子数的一半可知，Z的最外层电子排布式为3s23p1，则Z为Al元素。

（1）由H、O可形成一种绿色氧化剂可知，A为H2O2，H2O2的结构为，结构不对称，属于极性分子；H2O2具有氧化性，酸性条件下，铜和双氧水发生氧化还原反应生成硫酸铜和水，反应的离子方程式为Cu+H2O2+2H+=Cu2++2H2O，故答案为：极性分子；Cu+H2O2+2H+=Cu2++2H2O；

（2）由这5种元素组成的一种化合物是明矾，化学式为KAl(SO4)2·12H2O，明矾溶于水电离出的铝离子在溶液中水解生成氢氧化铝胶体，氢氧化铝胶体具有很大的表面积，具有很强的吸附作用，能够吸附水中悬浮的杂质，达到净水的目的，可以做净水剂，铝离子水解的离子方程式为Al3++3H2O⇌Al(OH)3(胶体)+3H+，故答案为：净水剂；Al3++3H2O⇌Al(OH)3(胶体)+3H+；胶体具有吸附作用；

（3）Al原子的最外层电子排布式为3s23p1，未成对电子数为1，第四周期各金属元素中，未成对电子数也为1的有K、Sc、Cu、Ga，共有4种；气态氯化铝组成为二聚体（AlCl3）2，这里Al与4个配位的Cl成键，3个为共价键，一个为配位键，则Al的杂化方式为sp3杂化；氯化铝是共价化合物，在熔融状态下不能导电，故答案为：4；sp3杂化；不能；

（4）SO2分子中S原子的价层电子对数为3，价层电子对空间构型为平面三角形，孤对电子数为1，孤对电子对对成键电子对有排斥，导致SO2分子的空间构型为V形，键角小于120 o，SO3分子中S原子的价层电子对数为3，孤对电子数为0，空间构型为平面三角形，键角为120 o，则SO3的键角大于SO2；具有相同原子个数和价电子数的微粒互为等电子体，SO3的原子个数为4，价电子数为24，则具有原子个数为4，价电子数为24的等电子体有CO32-、NO3-、BF3等，故答案为：SO3；CO32-；NO3-、BF3。