Question

7．X、Y、Z、P、Q为周期表前四周期中原子序数依次增大的元素．X原子2p能级有两个未成对电子，但没有空轨道．Y原子K层的电子数与M层的电子数的乘积等于其L层的电子数．Z与X同族．P原子的基态+2价阳离子的价电子排布为3d²．Q位于第ⅠB族．根据以上信息，回答下列问题．
（1）X的基态原子核外有8种不同运动状态的电子．
（2）Y与X可以形成多种复杂阴离子，如图所示，若其中a对应的阴离子化学式为SiO₄^4-，则c对应的阴离子的化学式为Si₆O₁₈^12-．

（3）Z能形成很多种含氧酸，如H₂ZO₃、H₂ZO₄．Z的某种含氧酸分子式为H₂Z₂O₇，属于二元酸，已知其结构中所有原子都达到稳定结构，且不存在非极性键，试写出其结构式（配位键须注明）．
（4）P与X形成的某种晶体的晶胞结构如图所示，其晶体的化学式为TiO₂，P的配位数为6．

（5）向盛有QZX₄的溶液中加入氨水至过量，现象为先形成蓝色沉淀，氨水过量时，沉淀溶解，得到深蓝色的透明溶液，相关反应的离子方程式为Cu²⁺+2NH₃﹒H₂O=Cu（OH）₂↓+2NH₄⁺、Cu（OH）₂+4NH₃=[Cu（NH₃）₄]²⁺+2OH^-．NF₃的空间构型是三角锥形，NF₃不易与Cu²⁺形成配离子，其原因是NF₃分子中氟原子电负性大，非金属性强，有吸电子效应，使得氮原子上的孤电子对难于与Cu²⁺形成配位键．

Answer 1

分析 X、Y、Z、P、Q为周期表前四周期中原子序数依次增大的元素．X原子2p能级有两个未成对电子，但没有空轨道，原子核外电子排布为1s²2s²2p⁴，则X为O元素；Y原子K层的电子数与M层的电子数的乘积等于其L层的电子数，则M层电子数为4，故Y为Si；P原子的基态+2价阳离子的价电子排布为3d²，则P原子外围电子排布式为3d²4s²，故P为Ti；Q位于第ⅠB族，则Q为Cu；Z与X同族，Z的原子序数小于Ti，故Z为S元素．
（1）原子核外没有运动状态相同的电子；
（2）c中Si原子数目为6，O原子数目为6，计算化合价代数和确定离子所带电荷，进而确定化学式；
（3）含氧酸H₂S₂O₇属于二元酸，其结构中所有原子都达到稳定结构，且不存在非极性键，不存在氧原子之间、S原子之间形成的共价键，故S原子与氧原子之间形成共价键，O原子与H原子之间形成共价键，且每个S提供孤对电子与2个O原子形成2个配位键；
（4）根据均摊法计算晶胞中O、Ti原子数目，确定晶体的化学式；由图可知P的配位数为6；
（5）向盛有CuSO₄的溶液中加入氨水至过量，先生成氢氧化铜沉淀，氨水过量时，沉淀溶解生成[Cu（NH₃）₄]²⁺；
计算NF₃中N原子孤电子对、价层电子对数=3+1=4，确定空间构型；NF₃分子中氟原子电负性大，非金属性强，使得氮原子上的孤电子对难于与Cu²⁺形成配位键．

解答 解：X、Y、Z、P、Q为周期表前四周期中原子序数依次增大的元素．X原子2p能级有两个未成对电子，但没有空轨道，原子核外电子排布为1s²2s²2p⁴，则X为O元素；Y原子K层的电子数与M层的电子数的乘积等于其L层的电子数，则M层电子数为4，故Y为Si；P原子的基态+2价阳离子的价电子排布为3d²，则P原子外围电子排布式为3d²4s²，故P为Ti；Q位于第ⅠB族，则Q为Cu；Z与X同族，Z的原子序数小于Ti，故Z为S元素．
（1）X为O元素，原子核外有8个电子，则基态原子核外有8种不同运动状态的电子，
故答案为：8；
（2）a对应的阴离子化学式为SiO₄^4-，则c中Si原子数目为6，O原子数目为6，化合价代数和为6×4+18×（-2）=-12，对应的阴离子的化学式为Si₆O₁₈^12-，
故答案为：Si₆O₁₈^12-；
（3）含氧酸H₂S₂O₇属于二元酸，已知其结构中所有原子都达到稳定结构，且不存在非极性键，不存在氧原子之间、S原子之间形成的共价键，故S原子与氧原子之间形成共价键，O原子与H原子之间形成共价键，且每个S提供孤对电子与2个O原子形成2个配位键，其结构式为，
故答案为：；
（4）晶胞中O原子数目为2+4×$\frac{1}{2}$=4，Ti原子数目为1+8×$\frac{1}{8}$=2，故晶体的化学式为TiO₂，由图可知P的配位数为6，
故答案为：TiO₂；6；
（5）向盛有CuSO₄的溶液中加入氨水至过量，现象为：先形成蓝色沉淀，氨水过量时，沉淀溶解，得到深蓝色的透明溶液，相关反应的离子方程式为：Cu²⁺+2NH₃﹒H₂O=Cu（OH）₂↓+2NH₄⁺、Cu（OH）₂+4NH₃=[Cu（NH₃）₄]²⁺+2OH^-，
 NF₃中N原子孤电子对数=$\frac{5-1×3}{2}$=1，价层电子对数=3+1=4，故其为三角锥形，NF₃分子中氟原子电负性大，非金属性强，有吸电子效应，使得氮原子上的孤电子对难于与Cu²⁺形成配位键，
故答案为：先形成蓝色沉淀，氨水过量时，沉淀溶解，得到深蓝色的透明溶液；Cu²⁺+2NH₃﹒H₂O=Cu（OH）₂↓+2NH₄⁺、Cu（OH）₂+4NH₃=[Cu（NH₃）₄]²⁺+2OH^-；三角锥形；NF₃分子中氟原子电负性大，非金属性强，有吸电子效应，使得氮原子上的孤电子对难于与Cu²⁺形成配位键．

点评 本题是对物质结构与性质的考查，涉及核外电子排布、微粒结构、晶胞结构与计算、配合物、空间构型等，（5）中注意根据电负性判断N原子孤对电子不易形成配位键．