题目内容

4．有M、X、Y、Z、Q五种元素．M元素的电负性在所有元素中最大，X原子最外层电子数比内层电子总数多1；Y原子s轨道和p轨道电子数相同，且有2个单电子；Z原子核外有3种能级，每种能级所含电子数相同；Q的原子序数为M、Y、Z原子序数之和．
（1）Q元素的元素符号为V，该元素原子的价层电子的轨道表示式为．
（2）M、Y、Z第一电离能由大到小顺序为F＞O＞C（用元素符号表示）．
（3）将X、Y形成的化合物与单质Z在电炉中高温，得到化合物X4Z，写出该反应的化学方程式2B2O3+7C$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$B4C+6CO，化合物X4Z熔、沸点高，硬度大，试解释原因B4C以共价键结合的空间网状结构的原子晶体．
（4）M与X形成的化合物的键角为120°；如果把该化合物与乙醚（CH3CH2-O-CH2CH3）放在一起，X原子的杂化方式发生了变化，键长增加．请说明X原子杂化方式的变化及其原因B原子有空轨道，接受乙醚中O原子提供的孤对电子形成配位键，B原子由sp2杂化变为sp3杂化．
（5）Q2Y5溶解在NaOH溶液中，可得到某酸钠（Na3QY4），该盐阴离子的空间构型为正四面体；也可以得到偏某酸钠，其阴离子呈如图所示的四面体无限链状结构（四面体的顶点为Y，Q位于四面体的体心），则偏某酸钠的化学式为NaVO3．

分析 有M、X、Y、Z、Q五种元素．M元素的电负性在所有元素中最大，则M为F元素；X原子最外层电子数比内层电子总数多1，最外层电子数不超过8，原子只能有2个电子层，最外层电子数为3，故X为B元素；Y原子s轨道和p轨道电子数相同，且有2个单电子，原子核外电子排布式为1s22s22p4，则Y为O元素；Z原子核外有3种能级，每种能级所含电子数相同，原子核外电子排布式为1s22s22p2，则Z为C元素；Q的原子序数为M、Y、Z原子序数之和，即Q原子序数为9+8+6=23，故Q为V元素．
（1）Q为V元素，处于周期表中第四周期VB族，价层电子排布式为3d34s2，结合泡利原理、洪特规则画出轨道排布图；
（2）同周期随原子序数增大，元素第一电离能呈增大趋势；
（3）X、Y形成的化合物为B2O3，与碳单质在电炉中高温，得到化合物B4C，还生成CO，化合物B4C熔、沸点高，硬度大，说明属于原子晶体；
（4）M与X形成的化合物为BF3，B原子孤电子对数=$\frac{3-1×3}{2}$=0，价层电子对数=3+0=3，为平面正三角形；
B原子有空轨道，接受乙醚中O原子提供的孤对电子形成配位键；
（5）VO43-中，V形成4个σ键，孤电子对数为$\frac{5+3-2×4}{2}$=0，为正四面体结构，由链状结构、结合均摊法可知每个V与3个O形成阴离子，且V的化合价为+5价，以此判断形成的化合物的化学式．

解答 解：有M、X、Y、Z、Q五种元素．M元素的电负性在所有元素中最大，则M为F元素；X原子最外层电子数比内层电子总数多1，最外层电子数不超过8，原子只能有2个电子层，最外层电子数为3，故X为B元素；Y原子s轨道和p轨道电子数相同，且有2个单电子，原子核外电子排布式为1s22s22p4，则Y为O元素；Z原子核外有3种能级，每种能级所含电子数相同，原子核外电子排布式为1s22s22p2，则Z为C元素；Q的原子序数为M、Y、Z原子序数之和，即Q原子序数为9+8+6=23，故Q为V元素．
（1）Q为V元素，处于周期表中第四周期VB族，价层电子排布式为3d34s2，则电子排布图为，
故答案为：Ⅴ；；
（2）同周期随原子序数增大，元素第一电离能呈增大趋势，故第一电离能F＞O＞C，
故答案为：F＞O＞C；
（3）X、Y形成的化合物为B2O3，与碳单质在电炉中高温，得到化合物B4C，还生成CO，反应方程式为：2B2O3+7C$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$B4C+6CO，化合物B4C熔、沸点高，硬度大，是由于B4C以共价键结合的空间网状结构的原子晶体，
故答案为：2B2O3+7C$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$B4C+6CO；B4C以共价键结合的空间网状结构的原子晶体；
（4）M与X形成的化合物为BF3，B原子孤电子对数=$\frac{3-1×3}{2}$=0，价层电子对数=3+0=3，为平面正三角形，故键角为120°；
B原子有空轨道，接受乙醚中O原子提供的孤对电子形成配位键，B原子由sp2杂化变为sp3杂化，
故答案为：120°；B原子有空轨道，接受乙醚中O原子提供的孤对电子形成配位键，B原子由sp2杂化变为sp3杂化；
（5）VO43-中，V形成4个σ键，孤电子对数为$\frac{5+3-2×4}{2}$=0，为正四面体结构，由链状结构、结合均摊法可知每个V与3个O形成阴离子，且V的化合价为+5价则形成的化合物化学式为NaVO3，
故答案为：正四面体；NaVO3．

点评 本题综合考查物质的结构和性质，涉及核外电子排布、电离能、晶体类型与性质、化学键、杂化方式、晶体结构等，需要学生具备扎实的基础与灵活运用能力，难度中等．

练习册系列答案
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已知A是一种金属单质,B显淡黄色,其转化关系如图所示,则C的以下性质错误的是( )

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18．水的电离常数如图两条曲线a与b所示，曲线中的点都符合c（H+）×c（OH-）=常数．下列说法正确的是（　　）
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12．某高分子化合物M的合成路线如下：

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（8）与L具有相同官能团的L的同分异构体还有4种，其中核磁共振氢谱为3组峰，且面积比为3：2：1的是（写结构简式）．
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9．如图甲是利用一种微生物将废水中的尿素[CO（NH2）2]的化学能直接转化为电能，并生成环境友好物质的装置，同时利用此装置的电能在铁上镀铜，下列说法中不正确的是（　　）
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