Question

2．X、Y、Z、R、T为周期表前四周期的元素，原子序数依次增大．X元素的一种核素无中子存在，Y的2p能级中有1个空轨道，Z的单质为空气的主要成分，R的最外层电子数为其内层电子数的3倍，T原子的价层电排布式是3d⁷4s²．回答下列问题：
（1）T原子的价层电子排布图是．
（2）在Y₂X₄分子中，Y原子的杂化轨道类型是sp²．
（3）用“＜”或“＞”填空：

电负性	原子半径	沸点	酸性
Y＜Z	Z＞R	Y2X6＜YX4R	XZR3＞XZR2

（4）R和T形成的一种离子晶体结构如图，则该晶体中T离子的配位数是4．
（5）TR放入足量的XYZ溶液（呈弱酸性，分解温度1200℃）中，微热产生一种气体单质和[T（YZ）₆]^3-离子，该反应的离子方程式为2CoO+12HCN=2[Co（CN）₆]^3-+6H⁺+H₂↑+2H₂O．

Answer 1

分析 X、Y、Z、R、T为周期表前四周期的元素，原子序数依次增大．X元素的一种核素无中子存在，则X为H元素；Y的2p能级中有1个空轨道，原子核外电子排布式为1s²2s²2p²，故Y为C元素；R的最外层电子数为其内层电子数的3倍，原子只能有2个电子层，最外层电子数为6，故R为O元素；Z的单质为空气的主要成分，原子序数介于碳、氧之间，故Z为N元素；T原子的价层电排布式是3d⁷4s²，则T为Co．
（1）结合泡利原理、洪特规则画出价层电子排布图；
（2）根据杂化轨道数目确定杂化方式，杂化轨道数目=σ键+孤对电子；
（3）同周期自左而右电负性增大；
同周期自左而右原子半径减小；
CH₄O为甲醇，分子之间存在氢键，沸点高于C₂H₆ 的，
非羟氧基数目越多，酸性越强；
（4）通过均摊法计算晶胞中R原子数目、T原子数目为4，原子的配位数之比与原子数目成反比；
（5）CoO放入足量的HCN溶液（呈弱酸性，分解温度1200℃）中，微热产生一种气体单质和[Co（CN）₆]^3-离子，Co的化合价升高，则发生还原反应得到气体单质，该气体单质为氢气，结合电荷守恒、原子守恒、电子转移守恒配平．

解答 解：X、Y、Z、R、T为周期表前四周期的元素，原子序数依次增大．X元素的一种核素无中子存在，则X为H元素；Y的2p能级中有1个空轨道，原子核外电子排布式为1s²2s²2p²，故Y为C元素；R的最外层电子数为其内层电子数的3倍，原子只能有2个电子层，最外层电子数为6，故R为O元素；Z的单质为空气的主要成分，原子序数介于碳、氧之间，故Z为N元素；T原子的价层电排布式是3d⁷4s²，则T为Co．
（1）T原子的价层电排布式是3d⁷4s²，则价层电子排布图是：，
故答案为：；
（2）在C₂H₄分子中，C原子形成3个σ键，没有孤对电子，杂化轨道数目为3，故碳原子杂化轨道类型是sp²杂化，
故答案为：sp²；
（3）同周期自左而右电负性增大，故电负性Y（C）＜Z（N），
同周期自左而右原子半径减小，故原子半径Z（N）＞R（O），
CH₄O为甲醇，分子之间存在氢键，沸点高于C₂H₆ 的，即沸点C₂H₆＜CH₄O，
HNO₃中非羟氧基数目比HNO₂中非羟氧基数目多，故酸性：HNO₃＞HNO₂，
故答案为：

电负性	原子半径	沸点	酸性
Y＜Z	Z＞R	Y2X6＜YX4R	XZR3＞XZR2

；
（4）晶胞中R原子数目为1+8×$\frac{1}{8}$+4×$\frac{1}{2}$=4，T原子数目为4，R的配位数为4，R、T原子数目之比为1：1，则二者离子配位数相等，故晶体中T离子的配位数是4，
故答案为：4；
（5）CoO放入足量的HCN溶液（呈弱酸性，分解温度1200℃）中，微热产生一种气体单质和[Co（CN）₆]^3-离子，Co的化合价升高，则发生还原反应得到气体单质，该气体单质为氢气，该反应的离子方程式为：2CoO+12HCN=2[Co（CN）₆]^3-+6H⁺+H₂↑+2H₂O，
故答案为：2CoO+12HCN=2[Co（CN）₆]^3-+6H⁺+H₂↑+2H₂O．

点评 本题是对物质结构与性质的考查，涉及核外电子排布、杂化方式、元素周期律、分子结构与性质、结构计算、陌生方程式书写等，是对学生综合能力的考查，需要学生具备扎实的基础．