Question

2．A、B、C、D为原子序数依次增大的四种元索，A^2-和B⁺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）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，范德华力大；A和B的氢化物所属的晶体类型分别为分子晶体和离子晶体．
（2）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与湿润的Na₂CO₃反应可制备D₂A，其化学方程式为2Cl₂+2Na₂CO₃+H₂O=Cl₂O+2NaHCO₃+2NaCl（或2Cl₂+Na₂CO₃=Cl₂O+CO₂+2NaCl）．
（3）A和B能够形成化合物F，其晶胞结构如图所示（大黑色球为A，小黑色球为B），晶胞参数，a=0.500nm（晶胞边长），F 的化学式为Na₂O：晶胞中A 原子的配位数为8；列式计算晶体F的密度3.30 （g．cm^-3）．

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B⁺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Na元素．
（1）A为O元素，有O₂、O₃两种同素异形体，均属于分子晶体，相对原子质量越大，沸点越高；
A、B的氢化物分别为H₂O、NaH，前者为分子晶体、后者为离子晶体；
（2）化合物D₂A为Cl₂O，计算O原子孤电子对数，价层电子对数=δ键数目+孤电子对数，进而确定空间构型；氯气与湿润的Na₂CO₃反应得到Cl₂O，由电子转移守恒可知，先得到HCl生成，HCl再与碳酸钠反应；
（3）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，由晶胞结构可知B原子配位数为4，结合化学式可以计算A原子配位数，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B⁺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Na元素．
（1）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相对原子质量较大，则范德华力较大，沸点较高，A的氢化物为H₂O，属于分子晶体，B的氢化物为NaH，属于离子晶体，
故答案为：O₃；O₃相对原子质量较大，范德华力较大；分子晶体；离子晶体
（2）化合物D₂A为Cl₂O，O为中心原子，形成2个δ键，孤电子对数为$\frac{6-1×2}{2}$=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反应得到Cl₂O，由电子转移守恒可知，先得到HCl生成，HCl再与碳酸钠反应，反应的方程式为：2Cl₂+2Na₂CO₃+H₂O=Cl₂O+2NaHCO₃+2NaCl（或2Cl₂+Na₂CO₃=Cl₂O+CO₂+2NaCl），
故答案为：V形；4；2Cl₂+2Na₂CO₃+H₂O=Cl₂O+2NaHCO₃+2NaCl（或2Cl₂+Na₂CO₃=Cl₂O+CO₂+2NaCl）；
（3）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；
由晶胞结构可知B（O）原子配位数为4，结合化学式可知A（Na）原子配位数为4×2=8；
晶胞的质量为$\frac{4×62g/mol}{6.02×1{0}^{23}mo{l}^{-1}}$，晶胞的体积为（0.5×10^-7）cm³，则晶体F的密度为$\frac{4×62g/mol}{6.02×1{0}^{23}mo{l}^{-1}}$÷（0.5×10^-7）cm³=3.30g•cm^-3，
故答案为：Na₂O；8；3.30．

点评 本题是对物质结构与性质的考查，涉及沸点比较、空间构型判断、化学方程式书写、晶胞计算等，侧重考查学生的分析能力、计算能力，难度中等．