Question

13．T、W、X、Y、Z是元素周期表前四周期中的常见元素，原子序数依次增大，相关信息如下表：

元素	相关信息
T	T元素可形成自然界硬度最大的单质
W	W与T同周期，核外有一个未成对电子
X	X原子的第一电离能至第四电离能分别是：I1=578kJ•mol，I2=1817kJ•mol-1，I3=2745kJ•mol-1，I4=11575kJ•mol-1
Y	常温常压下，Y单质是固体，其氧化物是形成酸雨的主要物质
Z	Z的一种同位素的质量数为63，中子数为34

（1）TY₂是一种常用的溶剂，是非极性分子（填“极性分子”或“非极性分子”），分子中存在2个σ　键．W的最简单氢化物容易液化，理由是分子间存在氢键．
（2）在25℃、101kpa下，已知13.5g的X固体单质在O₂气体中完全燃烧后恢复至原状态，放热419kJ，该反应的热化学方程式为4Al（s）+3 O₂（g）=2Al₂O₃（s）△H=-3352kJ/mol．
（3）基态Y原子中，电子占据的最高能层符号为M，该能层具有的原子轨道数为9、电子数为6．Y、氧、W元素的电负性由大到小顺序为F＞O＞S（用元素符号作答）．
（4）已知Z的晶胞结构如图所示，又知Z的密度为9.00g•cm³，则晶胞边长为$\root{3}{4.72×1{0}^{-23}}$cm（用含立方根的式子表示）；ZYO₄常作电镀液，其中YO₄^2-的空间构型是正四面体，其中Y原子的杂化轨道类型是sp³．Z的单质与人体分泌物中的盐酸以及空气反应可生成超氧酸：Z+HCl+O₂═ZCl+HO₂，HO₂（超氧酸）不仅是一种弱酸而且也是一种自由基，具有极高的活性．下列说法或表示正确的是AD
A．O₂是氧化剂
B．HO₂是氧化产物
C．HO₂在碱中能稳定存在
D．1molZ参加反应有1mol电子发生转移．

Answer 1

分析 T元素可形成自然界硬度最大的单质，则T是C元素；W与T同周期，核外有一个未成对电子，且原子序数大于T，所以W是F元素；常温常压下，Y单质是固体，其氧化物是形成酸雨的主要物质，则Y是S元素；X原子的第一电离能至第四电离能分别是：I₁=578kJ•mol，I₂=1817kJ•mol^-1，I₃=2745kJ•mol^-1，I₄=11575kJ•mol^-1，且X原子序数小于Y，所以X是Al元素；Z的一种同位素的质量数为63，中子数为34，其质子数是29，为Cu元素；
（1）CS₂是一种常用的溶剂，正负电荷重心重合的分子为非极性分子；分子中存在两个双键，双键中一个是个σ键；W的最简单氢化物是HF，容易液化，氢键的存在导致物质易液化；
（2）13.5g的Al的物质的量为$\frac{13.5g}{27g/mol}$=0.5mol，4molAl在O₂气体中完全燃烧后恢复至原状态放出的热量为419kJ×$\frac{4mol}{0.5mol}$=3352kJ；
（3）Y为硫元素，基态Y原子中，核外有三个电子层，电子占据的最高能层符号是M，M能层具有spd三个能级，s上有一个轨道，p上有三个轨道，d上有5个原子轨道；同一周期元素，元素第一电离能随着原子序数增大而增大，同一主族元素，元素第一电离能随着原子序数增大而减小；
（4）根据密度公式计算其晶胞边长，根据价层电子对互斥理论判断微粒空间构型及原子杂化方式；同一化学反应中，氧化剂的氧化性大于氧化产物，失电子化合价升高的反应物是氧化剂．

解答 解：（1）CS₂中存两个碳硫双键，碳原子没有孤电子对，所以CS₂是非极性分子，分子中存在2个σ 键，W为氟元素，由于氟化氢分子之间存在着氢键，所以氟化氢容易液化，
故答案为：非极性分子；2；氟化氢分子之间存在着氢键；
（2）13.5g的Al的物质的量为$\frac{13.5g}{27g/mol}$=0.5mol，4molAl在O₂气体中完全燃烧后恢复至原状态放出的热量为419kJ×$\frac{4mol}{0.5mol}$=3352kJ，故热化学方程式为：4Al（s）+3 O₂（g）=2Al₂O₃（s）△H=-3352kJ/mol，
故答案为：4Al（s）+3 O₂（g）=2Al₂O₃（s）△H=-3352kJ/mol；
（3）Y为硫元素，基态Y原子中，核外有三个电子层，电子占据的最高能层符号是M，M能层具有spd三个能级，s上有一个轨道，p上有三个轨道，d上有5个原子轨道，所以共有9个，硫原子的最外层电子数为6，S、0、F元素的第一电离能由大到小顺序为 F＞O＞S，
故答案为：M；9； 6； F＞O＞S；
（4）Z为铜元素，根据铜的晶胞结构图可知，每个晶胞中含有铜原子数为$\frac{1}{8}$=4，所以晶胞的体积为$\frac{\frac{64}{{N}_{A}}×4}{9.00}$cm³=4.72×10^-23 cm³，所以晶胞的边长为$\root{3}{4.72×1{0}^{-23}}$cm，SO₄^2-中，硫原子的价层电子对数为4+$\frac{6+2-4×2}{2}$=4，硫原子没有孤电子对，所以空间构型为正四面体，S原子的杂化轨道类型是sp3杂化，在反应Cu+HCl+O₂=CuCl+HO₂中，
A．O₂是氧化剂，故A正确；
B．HO₂是还原产物，故B错误；
C．HO₂ （超氧酸）是一种弱酸，所以HO₂在碱中有能稳定存在，故C错误；
D．1mol Cu参加反应被氧化成亚铜郭，有1mol电子发生转移，故D正确，
故答案为：$\root{3}{4.72×1{0}^{-23}}$cm；正四面体；sp³；AD．

点评 本题考查物质结构和性质，涉及晶胞计算、原子杂化方式判断、微粒空间构型等知识点，为高频考点，侧重考查学生分析计算及空间想象能力，难点是晶胞计算及微粒空间构型判断，注意均摊法及价层电子对互斥理论的正确运用，题目难度不大．