Question

17．用化学知识回答下列问题：
（1）R原子的3p轨道上只有一个未成对电子，则R原子可能是Al、Cl；（填元素符号）Y原子的核电荷数为33，其外围电子排布是4S²4P³，其在元素周期表中的位置是第四周期ⅤA，是属于P区的元素．
（2）H₂O分子内的O-H键、分子间的范德华力和氢键从强到弱依次为O-H键、氢键、范德华力．
（3）与CO分子互为等电子体的分子和离子分别为N₂和CN^-（填化学式）．
（4）的沸点比   高，原因是形成分子内氢键，而形成分子间氢键，分子间氢键使分子间作用力增大．
（5）H⁺可与H₂O形成H₃O⁺，H₃O⁺中O原子采用sp³杂化，H₃O⁺的空间构型是三角锥形．H₃O⁺中H-O-H键角比H₂O中H-O-H键角大，原因为H₂O中O原子有2对孤电子对，H₃O⁺只有1对孤电子对，排斥力较小．

Answer 1

分析 （1）R原子的3p轨道上只有一个未成对电子，则R原子3p轨道上可能含有1个电子或5个电子，据此判断R元素；Y原子的核电荷数为33，则Y是As元素，其4s、4p电子为其外围电子，根据能量最低原理书写其外围电子排布式，主族元素的电子层数与其周期数相等、最外层电子数与其族序数相等，根据最后排入的电子判断该元素所属区域；
（2）化学键的键能大于氢键的键能，氢键的键能大于分子间作用力；
（3）根据等电子体的定义，只要原子数目和电子总数（或价电子总数）相同就是等电子体，CO分子含两个原子，且组成该物质的元素一个是6号一个是8号，找它的等电子体时，如果是分子，就把两种元素的原子序数一个增大1一个减小1，如果是离子，其中一种元素不变，另一种原子序数增大（或减小），带正电荷（或负电荷）；（4）氢键对物质的物理性质产生影响，分子间氢键使物质的沸点升高，分子内氢键使物质的沸点降低；
（5）先确定VSEPR模型，然后在确定中心原子的杂化轨道类型，一般来说，相互之间排斥力的大小为：孤电子对间的排斥力＞孤电子对与成键电子对间的排斥力＞成键电子对间的排斥力；

解答 解：（1）R原子的3p轨道上只有一个未成对电子，则价层电子排布式为3s²3p¹或3s²3p⁵，则R为Al元素或Cl元素，Y原子的核电荷数为33，则Y是As元素，其4s、4p电子为其外围电子，根据能量最低原理知其外围电子排布式4s²4p³，主族元素的电子层数与其周期数相等、最外层电子数与其族序数相等，所以As元素位于第四周期第VA族，该元素最后排入的电子是p电子，所以As位于p区，故答案为：Al，Cl； 4S²4P³，第四周期ⅤA，P区；
（2）共价键的键能大于氢键的作用力，氢键的作用力还大于范德华力，故H₂O分子内的O-H键、分子间的范德华力和氢键从强到弱依次为O-H键、氢键、分子间的范德华力，
故答案为：O-H键、氢键、范德华力；
 （3）根据等电子体的定义，CO的等电子体必须是双原子分子或离子，且电子总数相等．对于原子，原子序数=原子核外电子总数，所以，如果是分子，只要原子序数之和相等即可．
CO中C是6号元素，O是8号元素，原子序数之和为14，N是7号元素，且可形成双原子分子，所以分子是N₂．
如果是阳离子离子，原子序数之和减去所带电荷数值，如果是阴离子，原子序数之和加上所带电荷数值，等于CO的原子序数之和即可所以是CN^-．．
故答案为：N₂、CN^-；
（4）含分子间氢键的物质的沸点大于分子内氢键物质的沸点，因此原因是前者易形成分子间氢键，后者易形成分子内氢键，
故答案为：形成分子内氢键，而形成分子间氢键，分子间氢键使分子间作用力增大；
（5）H₃O⁺价层电子对模型为四面体，氧原子采取sp³杂化，H₃O⁺的空间构型是三角锥形，H₂O中O原子有两对孤对电子，H₃O⁺中O原子有一对孤对电子，因为孤电子对间的排斥力＞孤电子对与成键电子对间的排斥力＞成键电子对间的排斥力，导致H₃O⁺中H-O-H键角比H₂O中H-O-H键角大，故答案为：sp³，三角锥形；H₂O中O原子有2对孤电子对，H₃O⁺只有1对孤电子对，排斥力较小．

点评 本题把物质结构和性质与有机化合物的性质融合成一体，考查学生对元素推理、原子轨道杂化类型、分子空间结构、氢键等知识的掌握和应用能力．本题基础性较强，难度较大．