Question

2．X、Y、Z、Q、R五种元素的原子序数依次增大．其中：X的最外层电子排布为nsⁿnp²ⁿ；Y是元素周期表中电负性最大的元素；Y、Z位于同一主族；Q基态原子核外的M能层中有两个未成对电子和三个空轨道；R位于第四周期ⅥB族．
请回答下列问题：
（1）R元素基态原子的电子排布式为1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁵4s¹，它的最高价氧化物的水化物的化学式为H₂Cr₂O₇
（2）XY₂分子的立体构型是V形，中心原子的杂化方式是sp³．
（3）Q与氮元素形成的一种化合物晶胞如图所示，该化合物的化学式为NiN．该晶体中与氮原子距离相等且最近的氮原子有12个．
（4）化合物QZ₄熔点为37℃，沸点为136℃，熔融态不导电，可知QZ₄的晶体类型是分子晶体．QZ₄与热水反应的化学方程式为TiCl₄+（x+2）H₂O=TiO₂•xH₂O↓+4HCl．

Answer 1

分析 X、Y、Z、Q、R五种元素的原子序数依次增大．X的最外层电子排布为nsⁿnp²ⁿ，由于n=2，故X为S元素；R位于第四周期ⅥB族，则R为Cr元素；Q基态原子核外的M能层中有两个未成对电子和三个空轨道，故核外电子排布式为1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d²4s²，故Q为Ti；Y是元素周期表中电负性最大的元素，则Y为F元素；Y、Z位于同一主族，Z的原子序数小于Cr，故Z为Cl．
（1）R位于第四周期ⅥB族，外围电子排布式为3d⁵4s¹，最高正化合价为+6；
（2）SF₂分子中S原子孤电子对=$\frac{6-1×2}{2}$=2，价层电子对数=2+2=4，杂化轨道数目为4；
（3）根据均摊法计算晶胞中N、Ti原子数目，进而确定化学式；以顶点N原子研究，与之距离最近的N原子处于面心，每个顶点为8个晶胞共用，每个面心为2个晶胞共用；
（4）化合物QZ₄熔点为37℃，沸点为136℃，熔沸点低，熔融态不导电，可知QZ₄的晶体类型是分子晶体，TiCl₄与热水反应TiO₂•xH₂O与HCl．

解答 解：X、Y、Z、Q、R五种元素的原子序数依次增大．X的最外层电子排布为nsⁿnp²ⁿ，由于n=2，故X为S元素；R位于第四周期ⅥB族，则R为Cr元素；Q基态原子核外的M能层中有两个未成对电子和三个空轨道，故核外电子排布式为1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d²4s²，故Q为Ti；Y是元素周期表中电负性最大的元素，则Y为F元素；Y、Z位于同一主族，Z的原子序数小于Cr，故Z为Cl．
（1）R位于第四周期ⅥB族，基态原子的电子排布式为1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁵4s¹，外围电子排布式为3d⁵4s¹，最高正化合价为+6，最高价氧化物的水化物为H₂Cr₂O₇，
故答案为：1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁵4s¹；H₂Cr₂O₇；
（2）SF₂分子中S原子孤电子对=$\frac{6-1×2}{2}$=2，价层电子对数=2+2=4，为V形结构，杂化轨道数目为4，S原子采取sp³杂化，
故答案为：V形；sp³；
（3）晶胞中N原子数目为8×$\frac{1}{8}$+6×$\frac{1}{2}$=4、Ti原子数目=1+12×$\frac{1}{4}$=4，故化学式为NiN；以顶点N原子研究，与之距离最近的N原子处于面心，每个顶点为8个晶胞共用，每个面心为2个晶胞共用，即晶体中与氮原子距离相等且最近的氮原子有$\frac{8×3}{2}$=12 个，
故答案为：NiN；12；
（4）化合物QZ₄熔点为37℃，沸点为136℃，熔沸点低，熔融态不导电，可知QZ₄的晶体类型是分子晶体，TiCl₄与热水反应TiO₂•xH₂O与HCl，反应方程式为：TiCl₄+（x+2）H₂O=TiO₂•xH₂O↓+4HCl，
故答案为：分子晶体；TiCl₄+（x+2）H₂O=TiO₂•xH₂O↓+4HCl．

点评 本题是对物质结构与性质的考查，涉及核外电子排布、空间构型与杂化方式、晶胞计算、晶体类型与性质等，掌握均摊法进行晶胞有关计算，（4）中方程式的书写为易错点、难点，中学不涉及Ti元素化合物知识．