Question

9．A、B、C、D为原子序数依次增大的四种元素，A^2-和B⁺具有相同的电子构型；C、D为同周期元素，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原子的核外电子排布式为1s²2s²2p⁶3s²3p³．
（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；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．
（3）C和D反应可生成组成比为1：3的化合物E，E的立体构型为三角锥形，中心原子的杂化轨道类型为sp³．
（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与湿润的Na₂CO₃反应可制备D₂A，其化学方程式为2Cl₂+2Na₂CO₃+H₂O=Cl₂O+2NaHCO₃+2NaCl．
（5）A和B能够形成化合物F，其晶胞结构如图所示，晶胞边长a=0.566nm，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（g•cm^-3 ）2.27g•cm^-3（保留小数点后两位数字）．

Answer 1

分析 A、B、C、D为原子序数依次增大的四种元素，C、D为同周期元素，C核外电子总数是最外层电子数的3倍，则C为P元素；D元素最外层有一个未成对电子，D为Cl元素；
A^2-和B⁺具有相同的电子构型，则A为O元素、B为Na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NaH，为离子晶体；
（3）C和D反应可生成化合物为PCl₃，为sp³杂化；
（4）化合物D₂A为Cl₂O，立体构型为V形，氯气与湿润的Na₂CO₃反应的方程式为2Cl₂+2Na₂CO₃+H₂O=Cl₂O+2NaHCO₃+2NaCl；
（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：A、B、C、D为原子序数依次增大的四种元素，C、D为同周期元素，C核外电子总数是最外层电子数的3倍，则C为P元素；D元素最外层有一个未成对电子，D为Cl元素；
A^2-和B⁺具有相同的电子构型，则A为O元素、B为Na元素；
（1）四种元素分别为O、Na、O、Cl，电负性最大的为O元素，C为P元素，核外电子排布为1s²2s²2p⁶3s²3p³，
故答案为：O；1s²2s²2p⁶3s²3p³；
（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，A的氢化物为水，为分子晶体，B的氢化物为NaH，为离子晶体，
故答案为：O₃；O₃相对分子质量较大，范德华力较大；分子晶体；离子晶体；
（3）C和D反应可生成组成比为1：3的化合物为PCl₃，P形成3个δ键，孤电子对数为$\frac{5-3×1}{2}$=1，则为sp³杂化，立体构型为为三角锥形，
故答案为：三角锥形；sp³；
（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2Cl₂+2Na₂CO₃+H₂O=Cl₂O+2NaHCO₃+2NaCl，
故答案为：V形；4；2Cl₂+2Na₂CO₃+H₂O=Cl₂O+2NaHCO₃+2NaCl；
（5）A和B能够形成化合物F为离子化合物，阴离子位于晶胞的顶点和面心，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，
晶胞中O位于顶点，Na位于体心，每个晶胞中有1个Na与O的距离最近，每个定点为8个晶胞共有，则晶胞中O原子的配位数为8，
晶胞的质量为$\frac{4×62}{6.02×1{0}^{23}}$g，
晶胞的体积为（0.566×10^-7）³cm³，
则晶体F的密度为$\frac{4×62}{（0.566×1{0}^{-7}）^{3}×6.02×1{0}^{23}}$g•cm^-3=2.27 g•cm^-3，
故答案为：Na₂O；8；2.27g•cm^-3．

点评 本题考查物质结构和性质，为高频考点，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，采用均摊法、价层电子对互斥理论等理论分析解答，难点是晶胞计算，题目难度中等．