Question

17．已知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-1，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，理由是氟化氢分子之间存在着氢键．
（2）在25℃、101kPa下，已知13.5g的X固体单质在O₂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的顺序为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•cm^-3，则晶胞边长为$\root{3}{4.72×1{0}^{-23}}$（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.1mol Z参加反应有1mol 电子发生转移．

Answer 1

分析 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，T元素可形成自然界硬度最大的单质，则T为碳元素；W与T同周期，核外有一个未成对电子，原子序数大于碳，核外电子排布式为1s²2s²2p⁵，则W为氟元素；X原子的第四电离能剧增，所以X原子最外层有三个电子，则X为铝元素；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，所以Y为S元素；Z的一种同位素的质量数为63，中子数为34，则Z的质子数为63-34=29，所以Z为铜元素．
（1）CS₂与二氧化碳结构类似，直线形对称结构，结构式为S=C=S；W为氟元素，由于氟化氢分子之间存在着氢键，沸点较高，容易液化；
（2）发生反应：4Al+3 O₂$\frac{\underline{\;点燃\;}}{\;}$2Al₂O₃，计算4molAl完全反应放出的热量，注明物质的聚集状态与反应热书写热化学方程式；
（3）Y为硫元素，原子核外电子排布式为1s²2s²2p⁶3s²3p⁴；同周期自左而右电负性增大，同主族自上而下电负性减小；
（4）Z为铜元素，根据均摊法计算晶胞中Cu原子数目，表示出晶胞质量，再结合m=ρV可以计算晶胞体积，进而计算晶胞棱长；
SO₄^2-离子的中心原子S的价层电子对为：4+$\frac{6+2-2×4}{2}$=4，孤电子对数为0，杂化轨道数目为4；
在反应Cu+HCl+O₂=CuCl+HO₂中，O₂是氧化剂，HO₂是还原产物，HO₂ （超氧酸）是一种弱酸，所以HO₂在碱中不能稳定存在，1mol Cu参加反应被氧化成CuCl，有1mol电子发生转移．

解答 解：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，T元素可形成自然界硬度最大的单质，则T为碳元素；W与T同周期，核外有一个未成对电子，原子序数大于碳，核外电子排布式为1s²2s²2p⁵，则W为氟元素；X原子的第四电离能剧增，所以X原子最外层有三个电子，则X为铝元素；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，所以Y为S元素；Z的一种同位素的质量数为63，中子数为34，则Z的质子数为63-34=29，所以Z为铜元素．
（1）AY₂化学式是CS₂，其结构式为S=C=S，为直线型结构，分子中正负电荷重心重合，属于非极性分子，其分子中每个双键中含有1个σ键，所以CS₂分子存在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，原子核外电子排布式为1s²2s²2p⁶3s²3p⁴，最高能层符号为M，M能层具有s、p、d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，
同周期自左而右电负性增大，同主族自上而下电负性减小，S、O、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Cu元素，铜原子位于顶点和面心，每个晶胞中含有铜原子的数目为：8×$\frac{1}{8}$+6×$\frac{1}{4}$=4，晶胞中含有4个铜原子，则晶胞的质量为：$\frac{4×64}{{N}_{A}}$g，设该晶胞的边长为xcm，则该晶胞体积为：x³cm³，则：$\frac{4×64}{{N}_{A}}$g=x³cm³×9.00g/cm³，整理可得x=$\root{3}{4.72×1{0}^{-23}}$；
SO₄^2-离子的中心原子S的价层电子对为：4+$\frac{6+2-2×4}{2}$=4，孤电子对数为0，故其空间结构为正四面体，杂化轨道数目为4，S原子杂化方式为：sp³，
A．O₂中氧元素的化合价是0价，HO₂中氧元素的平均化合价是-0.5价，化合价降低作氧化剂，故A正确；?
B．还原产物是HO₂，故B错误；
C．HO₂为超氧酸，应具有酸性，可与碱反应，故HO₂在碱中不能稳定存在，故C错误；
D.1molCu参加反应生成+1价铜离子，有1mol电子发生转移，故D正确，
故答案为：$\root{3}{4.72×1{0}^{-23}}$；正四面体；sp³；AD．

点评 本题是对物质结构的考查，涉及核外电子排布、分子结构与性质、杂化方式、电负性、热化学方程式书写、氧化还原反应、晶胞计算等，是对物质结构主干知识的考查，熟练掌握基础知识并灵活运用，难度中等．