Question

17．A、B、X、Y、Z是元素周期表前四周期中的常见元素，原子序数依次增大．A元素可形成自然界硬度最大的单质；B与A同周期，核外有三个未成对电子；X原子的第一电离能至第四电离能分别是：I₁=578kJ/mol，I₂=1 817kJ/mol，I₃=2 745kJ/mol，I₄=11 575kJ/mol；常温常压下，Y单质是固体，其氧化物是形成酸雨的主要物质；Z的一种同位素的质量数为63，中子数为34．请回答下列问题：
（1）AY₂是一种常用的溶剂，为非极性分子（填“极性”或“非极性”），分子中存在2个σ键．
（2）X形成的单质与NaOH溶液反应的离子方程式为2Al+2OH^-+2H₂O=2AlO₂^-+3H₂↑，超高导热绝缘耐高温纳米XB在绝缘材料中应用广泛，其晶体与金刚石类似，属于原子晶体．B的最简单氢化物容易液化，理由是分子间形成氢键．
（3）X、氧、B元素的电负性由大到小的顺序为O＞N＞Al（用元素符号作答）．
（4）Z的基态原子核外电子排布式为1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d¹⁰4s¹．元素Z与人体分泌物中的盐酸以及空气反应可生成超氧酸：Z+HCl+O₂=ZCl+HO₂，HO₂（超氧酸）不仅是一种弱酸而且也是一种自由基，具有极高的活性．下列说法或表示不正确的是③（填序号）
①氧化剂是O₂
②HO₂在碱中不能稳定存在
③氧化产物是HO₂
④1mol Z参加反应有1mol电子发生转移
（5）已知Z的晶胞结构如图所示，又知Z的密度为9.00g/cm³，则晶胞边长为$\root{3}{4.72×1{0}^{-23}}$cm．ZYO₄常作电镀液，其中YO₄^2-的空间构型是正四面体，Y原子的杂化轨道类型是sp³杂化．

Answer 1

分析 A元素可形成自然界硬度最大的单质，该单质为金刚石，则A为C元素；B与A同周期，核外有三个未成对电子，则B为N元素；根据X原子的第一电离能至第四电离可知，X原子的第四电离能剧增，则X表现+3价，所以X为Al元素；常温常压下，Y单质是固体，其氧化物是形成酸雨的主要物质，则Y为S元素；Z的一种同位素的质量数为63、中子数为34，则质子数=63-34=29，故Z为Cu元素，据此进行解答．

解答 解：A元素可形成自然界硬度最大的单质，该单质为金刚石，则A为C元素；B与A同周期，核外有三个未成对电子，则B为N元素；根据X原子的第一电离能至第四电离可知，X原子的第四电离能剧增，则X表现+3价，所以X为Al元素；常温常压下，Y单质是固体，其氧化物是形成酸雨的主要物质，则Y为S元素；Z的一种同位素的质量数为63、中子数为34，则质子数=63-34=29，故Z为Cu元素．
（1）AY₂化学式是CS₂，其结构式为S=C=S，为直线型结构，属于非极性分子，其分子中每个双键中含有1个σ键，所以CS₂分子存在2个σ键，
故答案为：非极性；2；
（2）X是Al元素，铝与NaOH溶液反应的离子方程式为：2Al+2OH^-+2H₂O=2AlO₂^-+3H₂↑．XB是CN，晶体与金刚石类似，属于原子晶体；B的最简单氢化物是NH₃，N原子电负性大，分子间形成氢键，所以容易液化，
故答案为：2Al+2OH^-+2H₂O=2AlO₂^-+3H₂↑；原子；分子间形成氢键；
（3）非金属性越强，电负性越强，Al、O、N元素的电负性与非金属性一致，则三种元素电负性大到小顺序为：O＞N＞Al，
故答案为：O＞N＞Al；
（4）（4）Z为29号Cu元素，根据构造原理，其基态原子核外电子排布式为：1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d¹⁰4s¹；?
①O₂中氧元素的化合价是0价，HO₂中氧元素的平均化合价是-0.5价，化合价降低作氧化剂，故①正确；?
②HO₂为超氧酸，应具有酸性，可与碱反应，故HO₂在碱中不能稳定存在，故②正确；
③还原产物是HO₂，故③错误；
④1molCu参加反应生成+1价铜离子，有1mol电子发生转移，故④正确，
故答案为：1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d¹⁰4s¹；③；
（5）Z为Cu元素，铜原子位于顶点和面心，每个晶胞中含有铜原子的数目为：8×$\frac{1}{8}$+6×$\frac{1}{4}$=4，晶胞中含有4个铜原子，则晶胞的质量为：$\frac{4×64}{{N}_{A}}$g，设该晶胞的边长为xcm，则该晶胞体积为：x³cm³，则：$\frac{4×64}{{N}_{A}}$g=x³cm³×9.00g/cm³，整理可得x=$\root{3}{4.72×1{0}^{-23}}$；
SO₄^2-离子的中心原子S的价层电子对为：4+$\frac{6+2-2×4}{2}$=4，孤电子对数为0，故其空间结构为正四面体，S原子杂化方式为：sp³，
故答案为：$\root{3}{4.72×1{0}^{-23}}$；正四面体；sp³．

点评 本题是对物质结构的考查，涉及核外电子排布、分子结构与性质、杂化方式、晶胞计算等，（5）中晶胞的计算为难点、易错点，难度中等．