Question

7．X、Y、Z、R、M是原子序数依次增大的五种元素，基态X原子的s电子数比p电子数多3个，
Y、Z同周期且相邻，第一电离能：Y＞Z，Z、R同主族，M核外电子有29种运动状态，
请回答下列问题：
（1）化合物XCl₃的中心原子杂化类型为sp²；RCl₂ 的立体构型为V；
（2）H₂Z、H₂R的沸点分别为100℃、-60.4℃，试解释其原因H₂O分子间可以形成氢键，H₂S分子间不能形成氢键；
（3）H₂RO₃的K₁和K₂分别为1.54×10^-2和1.02×10^-7，请根据结构与性质的关系解释K₁＞K₂的原因SO₃^2-与H⁺间的结合能力强于HSO₃^-与H⁺间的结合能力，故H₂SO₃比HSO₃^-更易电离出离子，电离程度大，对应K值大；
（4）Z、M形成的一种化合物晶胞如图所示：
①该化合物的化学式为Cu₂O；
②若晶胞参数为apm．列式计算该晶胞的密度ρ=$\frac{288}{{a}^{3}{N}_{A}×1{0}^{-30}}$g•cm^-3．

Answer 1

分析 X、Y、Z、R、M是原子序数依次增大五种元素，M核外电子有29种运动状态，则M为Cu；基态X原子的s电子数比p电子数多3个，原子核外电子排布式为1s²2s²2p¹，则X为B元素；在周期表中Y与Z相邻且第一电离能Y＞Z，Z、R同主族，则Y处于Ⅱ族或ⅤA族，结合原子序数可知，若Y处于ⅡA族，R的原子序数大于Cu，不符合题意，故Y为N元素、Z为O元素、R为S元素；
（1）化合物BCl₃中B原子孤电子对数=$\frac{3-1×3}{2}$=0，价层电子对数=3+0=3，SCl₂分子中S原子价层电子对个数是4且含有2个孤电子对，根据价层电子对理论判断原子杂化及微粒空间构型判断；
（2）H₂O分子间可以形成氢键，H₂S分子间不能形成氢键；
（3）SO₃^2-与H⁺间的结合能力强于HSO₃^-与H⁺间的结合能力；
（4）①Cu与O形成的化合物为Cu₂O、CuO，根据均摊法计算晶胞中黑色球、白色球数目，进而确定化学式；
②结合分子中含有原子数目，表示出晶胞质量，再根据ρ=$\frac{m}{V}$计算晶胞密度．

解答 解：X、Y、Z、R、M是原子序数依次增大五种元素，M核外电子有29种运动状态，则M为Cu；基态X原子的s电子数比p电子数多3个，原子核外电子排布式为1s²2s²2p¹，则X为B元素；在周期表中Y与Z相邻且第一电离能Y＞Z，Z、R同主族，则Y处于Ⅱ族或ⅤA族，结合原子序数可知，若Y处于ⅡA族，R的原子序数大于Cu，不符合题意，故Y为N元素、Z为O元素、R为S元素；
（1）化合物BCl₃中B原子孤电子对数=$\frac{3-1×3}{2}$=0，价层电子对数=3+0=3，其B原子杂化方式为sp²；SCl₂分子中S原子价层电子对个数是4且含有2个孤电子对，所以该分子空间构型是V形，故答案为：sp²；V；
（2）H₂O分子间可以形成氢键，H₂S分子间不能形成氢键，氢键导致物质的熔沸点升高，所以水的熔沸点高于硫化氢，故答案为：H₂O分子间可以形成氢键，H₂S分子间不能形成氢键；
（3）SO₃^2-与H⁺间的结合能力强于HSO₃^-与H⁺间的结合能力，导致亚硫酸比亚硫酸氢根离子更易电离出氢离子，电离程度大，对应的K值大，
故答案为：SO₃^2-与H⁺间的结合能力强于HSO₃^-与H⁺间的结合能力，故H₂SO₃比HSO₃^-更易电离出离子，电离程度大，对应K值大；
（4）①Cu与O形成的化合物为Cu₂O、CuO，黑色球个数为4、白色球个数=1+8×$\frac{1}{8}$=2，则黑色球与白色球个数之比为2：1，所以其化学式为Cu₂O，
故答案为：Cu₂O；
②ρ=$\frac{m}{V}$=$\frac{\frac{144}{{N}_{A}}×2}{（a×1{0}^{-10}）^{3}}$g•cm^-3=$\frac{288}{{a}^{3}{N}_{A}×1{0}^{-30}}$g•cm^-3，故答案为：$\frac{288}{{a}^{3}{N}_{A}×1{0}^{-30}}$．

点评 本题考查物质结构和性质的相互关系及应用，为高频考点，涉及晶胞计算、原子杂化方式判断、氢键对物质性质的影响、微粒空间构型判断等知识点，侧重考查学生分析判断及计算能力，明确价层电子对互斥理论、均摊分是解本题关键，难点是晶胞计算，题目难度中等．