Question

7．X，Y，Z，R，W均为周期表中前四周期的元素，其原子序数依次增大；x^2-和Y+有相同的核外电子排布；Z的氢化物的沸点比其上一周期同族元素氢化物的沸点低；R的基态原子在前四周期元素的基态原子中单电子数最多；W为金属元素，X与W形成的某种化合物与Z的氢化物的浓溶液加热时反应可用于实验室制取Z的气态单质．回答下列间题（相关回答均用元素符号表示）：
（1）R的基态原子的核外电子排布式是[Ar]3d⁵4s¹
（2）Z的氢化物的沸点比其上一周期同族元素氢化物的沸点低的原因是HF分子间存在氢键、HCl分子间不存在氢键．
（3）X与Z中电负性较大的是O；Z的某种含氧酸盐常用于实验室中X的单质的制取，此酸根离子的空间构型是三角锥形，此离子中含有的化学键类型是共价键；X一Z一X的键角＜109.50．（填“＞”、“=”或“＜”）
（4）X与Y形成的化合物Y₂X的晶胞如图．其中X离子的配位数为8，该化合物与MgO相比，熔点较高的是MgO
（5）已知该化合物的晶胞边长为apm，则该化合物的密度为$\frac{62×4×1{0}^{30}}{{a}^{3}{N}_{A}}$ g•cm^-3（列算式，不必计算出数值，阿伏加德罗常数的数值为N_A）

Answer 1

分析 X、Y、Z、R、W均为周期表中前四周期的元素，其原子序数依次增大；X^2-和Y⁺有相同的核外电子排布，则X在Y上一周期，且X位于第VIA族、Y位于第IA族；Z的氢化物的沸点比其上一周期同族元素氢化物的沸点低，则Z氢化物中不含氢键，其上一周期同一主族元素氢化物有氢键；R的基态原子在前四周期元素的基态原子中单电子数最多，则R为Cr元素；X位于第二周期，为O元素；Y、Z位于第三周期，Y为Na；
W为金属元素，X与W形成的某种化合物与Z的氢化物的浓溶液加热时反应可用于实验室制取Z的气态单质，实验室用浓盐酸和二氧化锰制取氯气，所以W为Mn元素，Z为Cl元素；
（1）R为Cr元素，其原子核外有24个电子，根据构造原理书写R的基态原子的核外电子排布式；
（2）Z为Cl元素，氢化物的熔沸点与相对分子质量成正比，但含有氢键的氢化物熔沸点较高；
（3）X是O、Z是Cl，X与Z中电负性较大的是O；
Z的某种含氧酸盐常用于实验室中X的单质的制取，实验室用氯酸钾制取氧气，ClO₃^-中中心原子价层电子对个数=3+$\frac{7+1-3×2}{2}$=4且含有一个孤电子对，根据价层电子对互斥理论判断此酸根离子的空间构型；此离子中含有的化学键类型是共价键；孤电子对和成键电子对之间的排斥力大于成键电子对之间的排斥力；
（4）O与Na形成的化合物Na₂O的，该晶胞中氧离子的配位数为8，离子化合物中，化合物的熔沸点与晶格能成正比，晶格能与离子半径成反比、与电荷成正比；
（5）该化合物的晶胞边长为apm，该晶胞中钠离子个数为8、氧离子个数=8×$\frac{1}{8}$+6×$\frac{1}{2}$=4，则该化合物的密度为$\frac{\frac{M}{{N}_{A}}×4}{V}$．

解答 解：X、Y、Z、R、W均为周期表中前四周期的元素，其原子序数依次增大；X^2-和Y⁺有相同的核外电子排布，则X在Y上一周期，且X位于第VIA族、Y位于第IA族；Z的氢化物的沸点比其上一周期同族元素氢化物的沸点低，则Z氢化物中不含氢键，其上一周期同一主族元素氢化物有氢键；R的基态原子在前四周期元素的基态原子中单电子数最多，则R为Cr元素；X位于第二周期，为O元素；Y、Z位于第三周期，Y为Na；
W为金属元素，X与W形成的某种化合物与Z的氢化物的浓溶液加热时反应可用于实验室制取Z的气态单质，实验室用浓盐酸和二氧化锰制取氯气，所以W为Mn元素，Z为Cl元素．
（1）R为Cr元素，其原子核外有24个电子，根据构造原理书写R的基态原子的核外电子排布式为[Ar]3d⁵4s¹，
故答案为：[Ar]3d⁵4s¹；
（2）Z为Cl元素，氢化物的熔沸点与相对分子质量成正比，但含有氢键的氢化物熔沸点较高，HCl中不含氢键而HF中含有氢键，所以HF熔沸点高于HCl，
故答案为：HF分子间存在氢键、HCl分子间不存在氢键；
（3）X是O、Z是Cl，X与Z中电负性较大的是O；
Z的某种含氧酸盐常用于实验室中X的单质的制取，实验室用氯酸钾制取氧气，ClO₃^-中中心原子价层电子对个数=3+$\frac{7+1-3×2}{2}$=4且含有一个孤电子对，根据价层电子对互斥理论判断此酸根离子的空间构型为三角锥形；此离子中含有的化学键类型是共价键；孤电子对和成键电子对之间的排斥力大于成键电子对之间的排斥力，所以其键角小于109°28′，
故答案为：O；三角锥形；共价键；＜；
（4）O与Na形成的化合物Na₂O的，该晶胞中氧离子的配位数为8，离子化合物中，化合物的熔沸点与晶格能成正比，晶格能与离子半径成反比、与电荷成正比，钠离子半径大于镁离子，而电荷小于镁离子，所以氧化钠熔沸点低于MgO，故答案为：8；MgO；
（5）该化合物的晶胞边长为apm，其体积=（a×10^-10 cm ）³，该晶胞中钠离子个数为8、氧离子个数=8×$\frac{1}{8}$+6×$\frac{1}{2}$=4，则该化合物的密度为$\frac{\frac{M}{{N}_{A}}×4}{V}$=$\frac{\frac{62}{{N}_{A}}×4}{（a×1{0}^{-10}）^{3}}$ g•cm^-3=$\frac{62×4×1{0}^{30}}{{a}^{3}{N}_{A}}$ g•cm^-3，
故答案为：$\frac{62×4×1{0}^{30}}{{a}^{3}{N}_{A}}$．

点评 本题考查物质结构和性质，为高频考点，涉及晶胞计算、微粒空间构型判断、氢键、原子核外电子排布等知识点，明确原子结构、物质结构、价层电子对互斥理论等知识点是解本题关键，难点是孤电子对的计算及晶胞计算，侧重考查学生判断、计算、空间想象能力，题目难度中等．