Question

6．A、B、C、D为原子序数依次增大的四种元素，A2^-和B²⁺具有相同的电子构型；C、D为同周期元索，C核外电子总数是最外层电子数的3倍；D元素最外层有一个未成对电子．回答下列问题：
（1）四种元素中电负性最大的是O（填元素符号），其中C原子的次外层电子排布式为2s²2p⁶．
（2）单质A有两种同素异形体，其中沸点高的是O₃（填分子式），原因是O₃相对分子质量较大，范德华力较大；B的氢化物所属的晶体类型是离子晶体，B单质所形成的晶体，一个晶胞平均含有2个原子．
（3）C和D反应可生成组成比为1：5的化合物E，E的分子式为PCl₅，已知该分子的空间构
型为三角双锥，则其中两个Cl原子被F原子所替代得到的产物结构有3种．
（4）化合物D₂A的立体构型为V形，中心原子的价层电子对数为4，单质D与Na₂SO₃
溶液反应，其离子方程式为Cl₂+SO₃^2-+H₂O=2Cl^-+SO₄^2-+2H⁺．
（5）A和B能够形成化合物F，F晶体中的B²⁺离子的排列方式如下图所示，
①每个B²⁺周围最近的等距离的B²⁺离子有个．
②已知F的晶胞参数是a₀=0.54nm，它的密度为$\frac{4×40g/mol}{（0.54×1{0}^{-7}cm）^{3}×6.02×1{0}^{23}mo{l}^{-1}}$（只列式不作计算，阿伏加德罗常数为6.02×10²³mol^-1）．

Answer 1

分析 C核外电子总数是最外层电子数的3倍，应为P元素，C、D为同周期元素，则应为第三周期元素，D元素最外层有一个未成对电子，应为Cl元素，A^2-和B²⁺具有相同的电子构型；结合原子序数关系可知A为O元素，B为Mg元素，
（1）四种元素电负性最大的为O元素，C为P元素；
（2）A为O元素，有O₂、O₃两种同素异形体，O₃相对分子质量较大，沸点较高，B的氢化物为MgH₂，为离子晶体，B单质形成的晶体为镁晶体，为简单立方结构，根据均摊法确定晶胞中原子数目；
（3）C和D反应可生成化合物为PCl₅，其空间构型为三角双锥，其中两个Cl原子被F原子所替代得到的产物中可以是双锥上的氯原子被替代，也可以是中间三角形上的两个氯原子被替代，也可以是一个锥上的氯和一个中间三角形上的氯被替代；
（4）化合物D₂A为Cl₂O，立体构型为V形，氯气与Na₂SO₃反应发生氧化还原反应，生成硫酸钠和盐酸，据此书写离子方程式；
（5）A和B能够形成化合物F为离子化合物，阴离子位于晶胞的定点和面心，阳离子位于晶胞的体心，则Na的个数为8，O的个数为8×$\frac{1}{8}$+6×$\frac{1}{2}$=4，
N（Na）：N（O）=2：1，则形成的化合物为Na₂O，计算质量和体积，可计算密度．

解答 解：C核外电子总数是最外层电子数的3倍，应为P元素，C、D为同周期元素，则应为第三周期元素，D元素最外层有一个未成对电子，应为Cl元素，A^2-和B²⁺具有相同的电子构型，结合原子序数关系可知A为O元素，B为Mg元素，
（1）四种元素分别为O、Na、P、Cl，电负性最大的为O元素，C为P元素，P原子的次外层电子排布式为2s²2p⁶，
故答案为：O；2s²2p⁶；
（2）A为O元素，有O₂、O₃两种同素异形体，二者对应的晶体都为分子晶体，因O₃相对分子质量较大，则范德华力较大，沸点较高，B的氢化物为MgH₂，为离子晶体，B单质形成的晶体为镁晶体，为简单立方结构，根据均摊法可知，晶胞中原子数目为$8×\frac{1}{8}+1$=2，
故答案为：O₃；O₃相对分子质量较大，范德华力较大；离子晶体；2；
（3）C和D反应可生成组成比为1：5的化合物为PCl₅，其空间构型为三角双锥，其中两个Cl原子被F原子所替代得到的产物中可以是双锥上的氯原子被替代，也可以是中间三角形上的两个氯原子被替代，也可以是一个锥上的氯和一个中间三角形上的氯被替代，所以得到的产物结构有3种，
故答案为：PCl₅；3；
（4）化合物D₂A为Cl₂O，O为中心原子，形成2个δ键，孤电子对数为 $\frac{6-2×1}{2}$=2，则中心原子的价层电子对数为4，立体构型为V形，
氯气与湿润的Na₂CO₃反应可制备Cl₂O，反应的方程式为Cl₂+SO₃^2-+H₂O=2Cl^-+SO₄^2-+2H⁺，
故答案为：V形；4；Cl₂+SO₃^2-+H₂O=2Cl^-+SO₄^2-+2H⁺；
（5）A和B能够形成化合物F为氧化镁，是离子化合物，阴离子位于晶胞的顶点和面心，阳离子位于晶胞的体心，则镁的个数为8，O的个数为8×$\frac{1}{8}$+6×$\frac{1}{2}$=4，N（Mg）：N（O）=1：1，每个Mg²⁺周围最近的等距离的Mg²⁺离子有12个，晶胞的质量为$\frac{4×40g/mol}{6.02×1{0}^{23}/mol}$，晶胞的体积为（0.54×10^-7）cm³，
则晶体F的密度为$\frac{4×40g/mol}{（0.54×1{0}^{-7}cm）^{3}×6.02×1{0}^{23}mo{l}^{-1}}$，
故答案为：12；$\frac{4×40g/mol}{（0.54×1{0}^{-7}cm）^{3}×6.02×1{0}^{23}mo{l}^{-1}}$．

点评 本题考查了物质结构和性质，侧重考查学生空间想象能力、知识运用能力，涉及晶胞计算、原子结构等知识点，综合性较强，采用均摊法、价层电子对互斥理论等理论分析解答，题目难度中等．