Question

【化学--选修3物质结构与性质】
W、Y、Z、Q、R是周期表中前四周期的元素，且原子序数依次增大．W原子核外有2个未成对电子，Q是电负性最大的元素，R元素的原子核外的未成对电子数是W原子核外未成对电子数的2倍．请回答下列问题（答题时，W、Y、Z、Q、R用所对应的元素符号表示）：
（l）W、Y、Z 三种元素的第一电离能由大到小的顺序为

 

．在上述三种元素的原子中，写出与WZ₂互为等电子体的分子式

 

．
（2）已知Y₂Q₂分子存在如下所示的两种结构（球棍模型，短线不一定代表单键）

该分子中Y原子的杂化方式是

 

杂化．
（3）W^2-₂阴离子的电子式为

 

，Z原子最外层电子排布式为

 

．
（4）YQ₃分子的空间构型为

 

，Y和Q两元素的氢化物的沸点相比较，高者是

 

 （写分子式）．往硫酸铜溶液中通入过量的YH₃（Y的氢化物分子式），可生成配离子[Cu（YH₃）₄]²⁺，但YQ₃不易与Cu²⁺形成配离子，其原因是

 

．
（5）科学家通过X射线探明RZ的晶体结构与NaCl晶体结构相似．那么在RZ晶体中距离R²⁺最近且等距离的R²⁺有

 

个．若在RZ晶体中阴阳离子间最近距离为a cm，晶体密度为ρg/cm³，则阿伏伽德罗常数N_A的表达式为

 

mol^-1．
（6）已知非整数比化合物R_0.95Z，其晶体结构与NaCI相似，但由于R、Z离子个数比小于1：1，故晶体存在缺陷．R_0.95Z可表示为

 

A、R

2+ 0.45

R

3+ 0.5

Z      B、R

2+ 0.25

R

3+ 0.70

Z     C、R

2+ 0.15

R

3+ 0.80

Z      D、Fe²⁺_0.85Fe³⁺_0.1O．

Answer 1

分析：W、Y、Z、Q、R是周期表中前四周期的元素，且原子序数依次增大．Q是电负性最大的元素，则Q为F元素；W原子核外有2个未成对电子，原子序数小于F且相差至少为3，处于第二周期，W核外电子排布为1s²2s²2p²，则W为C元素；结合原子序数可知，Y为N元素、Z为O元素；R元素的原子核外的未成对电子数是W原子核外未成对电子数的2倍，则R原子未成对电子数为4，则R处于第四周期，其原子核外电子排布为1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁶4s²，则R为Fe元素，据此解答．

解答：解：W、Y、Z、Q、R是周期表中前四周期的元素，且原子序数依次增大．Q是电负性最大的元素，则Q为F元素；W原子核外有2个未成对电子，原子序数小于F且相差至少为3，处于第二周期，W核外电子排布为1s²2s²2p²，则W为C元素；结合原子序数可知，Y为N元素、Z为O元素；R元素的原子核外的未成对电子数是W原子核外未成对电子数的2倍，则R原子未成对电子数为4，则R处于第四周期，其原子核外电子排布为1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁶4s²，则R为Fe元素，
（l）同周期自左而右元素第一电离能呈增大趋势，但N元素的2p能级容纳3个电子，处于半满稳定状态，能量较低，第一电离能高于同周期相邻元素，故第一电离能N＞O＞C；在上述三种元素的原子中，写出与CO₂互为等电子体的分子式N₂O，
故答案为：N＞O＞C；N₂O；
（2）F原子成一个共价键，由模型可知：白色球表示F、黑色球表示N，N原子之间应成N=N双键，N₂F₂分子中N原子价层电子对数=2+

5-1-2

2

=3，N原子采取sp²杂化，
故答案为：sp²；
（3）C₂^2-阴离子中C原子之间形成三对共用电子对，且都满足8电子稳定结构，其电子式为，O原子最外层电子排布式为2s²2p⁴，
故答案为：；2s²2p⁴；
（4）NF₃分子中N原子价层电子对数=3+

5-1×3

2

=4，N原子含有1对孤对电子，故其空间构型为三角锥形；
Y和Q两元素的氢化物分别为NH₃、HF，由于电负性F＞N，故HF分子之间的氢键比NH₃分子之间的氢键更强，且HF的范德华力更强，故HF的沸点更高；
由于电负性F＞N＞H，NF₃分子中共用电子对偏向F原子，使得N原子上的孤对电子难与Cu²⁺形成配合物，
故答案为：三角锥形；HF；由于电负性F＞N＞H，NF₃分子中共用电子对偏向F原子，使得N原子上的孤对电子难与Cu²⁺形成配合物；
（5）科学家通过X射线探明FeO的晶体结构与NaCl晶体结构相似．若以为Fe²⁺体心，在FeO晶体中距离Fe²⁺最近且等距离的Fe²⁺位于棱的中心上，故共有12个；FeO的晶体结构与NaCl的晶体结构相似，则一个晶胞中含有4个“FeO”，N_A个“FeO”的质量为72g，FeO晶体中阴阳离子间最近距离为acm，则体积为（2a cm）³=8a³  cm³，晶胞质量为8a³  cm³×ρg/cm³=8ρa³g，所以

72g

NA

×4=8ρa³g，故N_A=

36

ρa3

，
故答案为：12；

36

ρa3

；
（6）设1molFe_0.95O中含有Fe³⁺有x mol，Fe²⁺有y mol，利用电荷守恒和原子守恒，则有

3x+2y=2 x+y=0.95

，
解之得：x=0.1，y=0.85，故Fe_0.95O可表示为Fe²⁺_0.85Fe³⁺_0.1O，
故答案为：D．

点评：本题考查物质结构与性质，涉及核外电子排布规律、电离能、分子结构、杂化轨道、配合物、氢键、晶胞结构与计算等，难度较大，（5）为易错点、难点，需要学生识记常见晶体的晶胞结构．