Question

14．周期表中前四周期元素R、W、X、Y、Z 的原子序数依次递增．R的基态原子中占据哑铃形原子轨道的电子数为1；W的氢化物的沸点比同族其它元素氢化物的沸点高；X²⁺与W^2-具有相同的电子层结构；Y元素原子的3P能级处于半充满状态；Z⁺的电子层都充满电子．请回答下列问题：
（1）写出Z的基态原子外围电子排布3d¹⁰4s¹．
（2）R的某种钠盐晶体，其阴离子A^m-（含R、W、氢三种元素）的球棍模型如图所示：在A^m-中，R原子轨道杂化类型有SP²、SP³；m=2．（填数字）
（3）经X射线探明，X与W形成化合物的晶体结构与NaCl的晶体结构相似，X²⁺的配位原子所构成的立体几何构型为正八面体．
（4）往Z的硫酸盐溶液中加入过量氨水，可生成[Z（NH₃）₄]SO₄，下列说法正确的是AD．
A．[Z（NH₃）₄]SO₄中所含的化学键有离子键、极性键和配位键
B．在[Z（NH₃）₄]²⁺中Z²⁺给出孤对电子，NH₃提供空轨道
C．[Z（NH₃）4]SO₄组成元素中第一电离能最大的是氧元素
D．SO₄^2-与PO₄^3-互为等电子体，空间构型均为四面体
（5）固体YCl₅的结构实际上是YCl₄⁺和YCl₆^-构成的离子晶体，其晶体结构与CsCl相似．若晶胞边长为apm，则晶胞的密度为$\frac{417×1{0}^{30}}{{a}^{3}{N}_{A}}$g•cm^-3．（已知阿伏伽德罗常数为N_A，用含a和N_A的代数式表示）

Answer 1

分析 R、W、X、Y、Z是周期表中前四周期元素，它们的原子序数依次递增．R的基态原子中占据哑铃形原子轨道的电子数为1，及p能级只有1个电子，R原子核外电子排布为1s²2s²2p¹，故R为硼元素；Y元素原子的3p能级处于半充满状态，Y原子的核外电子排布为1s²2s²2p⁶3s²3p³，故Y为磷元素；W的氢化物的沸点比同族其它元素氢化物的沸点高，考虑氢键的存在，且X²⁺与W^2-具有相同的电子层结构，故X处于第三周期、W处于第二周期，故X为Mg元素、W为氧元素；Z⁺的电子层都充满电子，各层电子数为2、8、18，故Z原子核外电子数为2+8+18+1=29，故Z为Cu元素，据此解答．

解答 解：R、W、X、Y、Z是周期表中前四周期元素，它们的原子序数依次递增．R的基态原子中占据哑铃形原子轨道的电子数为1，及p能级只有1个电子，R原子核外电子排布为1s²2s²2p¹，故R为硼元素；Y元素原子的3p能级处于半充满状态，Y原子的核外电子排布为1s²2s²2p⁶3s²3p³，故Y为磷元素；W的氢化物的沸点比同族其它元素氢化物的沸点高，考虑氢键的存在，且X²⁺与W^2-具有相同的电子层结构，故X处于第三周期、W处于第二周期，故X为Mg元素、W为氧元素；Z⁺的电子层都充满电子，各层电子数为2、8、18，故Z原子核外电子数为2+8+18+1=29，故Z为Cu元素，
（1）Z为Cu元素，原子核外电子数为29，原子核外电子排布式为1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d¹⁰4s¹，Cu的基态原子的外围电子排布式为3d¹⁰4s¹，
故答案为：3d¹⁰4s¹；
（2）H原子成1个键，O原子成2个键，B原子一般是形成3个键，B形成4个键，其中1个键很可能就是配位键，则成3个键的B原子为SP²杂化，成4个键的B为SP³杂化；
观察模型，可知A^m-是（H₄B₄O₉）^m-，依据化合价H为+1，B为+3，O为-2，可得m=2，
故答案为：SP²、SP³；2；
（3）经X射线探明，Mg与O形成化合物的晶体结构与NaCl的晶体结构相似，Mg²⁺的周围有6个O原子，为如图结构，故配位原子所构成的立体几何构型为正八面体，
故答案为：正八面体；
（4）A．[Z（NH₃）₄]SO₄中，内界离子[Cu（NH₃）₄]²⁺与外界离子SO₄²形成离子键，Cu²⁺与NH₃形成配位键，NH₃中N原子与H原子之间形成极性键，故A正确；
B．在[Z（NH₃）₄]SO₄中Z²⁺提供空轨道，NH₃给出孤对电子，故B错误；
C．[Z（NH₃）₄]SO₄组成元素中第一电离能最大的是N元素，故C错误；
D．SO₄^2-与PO₄^3-互为等电子体，价层电子总数相同，空间结构相同，SO₄^2-中S原子成4个σ键，孤对电子对数为$\frac{6+2-4×2}{2}$=0，价层电子对为4，为正四面体，故D正确；
故答案为：AD；
（5）固体PCl₅的结构实际上是PCl₄⁺和PCl₆^-构成的离子晶体，其晶体结构与CsCl相似，则晶胞的组成为P₂Cl₁₀，晶胞中相当于含有2个PCl₅，若晶胞边长为apm，则晶胞的密度为$\frac{\frac{208.5g/mol}{{N}_{A}mo{l}^{-1}}×2}{（a×1{0}^{-10}cm）^{3}}$=$\frac{417×1{0}^{30}}{{a}^{3}{N}_{A}}$g•cm^-3，
故答案为：$\frac{417×1{0}^{30}}{{a}^{3}{N}_{A}}$．

点评 本题考查核外电子排布规律、配合物、杂化轨道、晶胞结构与计算等，难度较大，侧重于考查学生的分析能力、对基础知识的综合应用能力和计算能力，注意把握杂化类型的判断方法和晶胞的计算方法．