Question

10．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相对原子质量较大，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）A和B能够形成化合物F，其晶胞结构如图所示，晶胞参数，a=0.566nm，F的化学式为Na₂O，列式计算晶体F的密度（g．cm^-3）2.27g•cm^-3．

Answer 1

分析 A、B、C、D为原子序数依次增大的四种元素，C核外电子总数是最外层电子数的3倍，应为P元素，C、D为同周期元素，则应为第三周期元素，D元素最外层有一个未成对电子，应为Cl元素，A^2-和B⁺具有相同的电子构型，结合原子序数关系可知A为O元素，B为Na元素．
（1）同周期自左而右电负性增大，Cl元素氧化物中氧元素表现负价，四种元素电负性最大的为O元素；C为P元素，原子核外电子数为15，根据能量最低原理原理书写核外电子排布式；
（2）A为O元素，有O₂、O₃两种同素异形体，均属于分子晶体，相对原子质量越大，沸点越高；
A、B的氢化物分别为H₂O、NaH，前者为分子晶体、后者为离子晶体；
（3）C和D生成组成比为1：3的化合物E为PCl₃，计算P原子价层电子对数、孤电子对数，确定杂化方式与空间构型；
（4）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，由晶胞结构可知B原子配位数为4，计算晶胞质量和体积，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核外电子总数是最外层电子数的3倍，应为P元素，C、D为同周期元素，则应为第三周期元素，D元素最外层有一个未成对电子，应为Cl元素，A^2-和B⁺具有相同的电子构型，结合原子序数关系可知A为O元素，B为Na元素．
（1）同周期自左而右电负性增大，Cl元素氧化物中氧元素表现负价，四种元素电负性最大的为O元素；C为P元素，原子核外电子数为15，根据能量最低原理原理，核外电子排布式为：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相对原子质量较大，则范德华力较大，沸点较高，A的氢化物为H₂O，属于分子晶体，B的氢化物为NaH，属于离子晶体，
故答案为：O₃；O₃相对原子质量较大，范德华力较大；分子晶体；离子晶体
（3）C和D生成组成比为1：3的化合物E为PCl₃，孤电子对数为$\frac{5-1×3}{2}$=1，价层电子对数=3+1=4，杂化轨道数目为，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）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；
晶胞的质量为$\frac{4×62g/mol}{6.02×1{0}^{23}mo{l}^{-1}}$，晶胞的体积为（0.566×10^-7）cm³，则晶体F的密度为$\frac{4×62g/mol}{6.02×1{0}^{23}mo{l}^{-1}}$÷（0.566×10^-7）cm³=2.27g•cm^-3，
故答案为：Na₂O；2.27g•cm^-3．

点评 本题是对物质结构与性质的考查，涉及核外电子排布、沸点比较、杂化方式与空间构型判断、晶胞计算等，掌握均摊法进行晶胞有关计算，难度中等．