Question

2．A、B、C、D為原子序數依次增大的四種元索，A^2-和B⁺具有相同的電子構型；C、D為同周期元索，C核外電子總數是最外層電子數的3倍；D元素最外層有一個未成對電子．回答下列問題：
（1）單質A有兩種同素異形體，其中沸點高的是O₃（填分子式），原因是O₃相對分子質量較大，范德華力大；A和B的氫化物所屬的晶體類型分別為分子晶體和離子晶體．
（2）化合物D₂A的立體構型為V形，中心原子的價層電子對數為4，單質D與濕潤的Na₂CO₃反應可制備D₂A，其化學方程式為2Cl₂+2Na₂CO₃+H₂O=Cl₂O+2NaHCO₃+2NaCl（或2Cl₂+Na₂CO₃=Cl₂O+CO₂+2NaCl）．
（3）A和B能夠形成化合物F，其晶胞結構如圖所示（大黑色球為A，小黑色球為B），晶胞參數，a=0.500nm（晶胞邊長），F 的化學式為Na₂O：晶胞中A 原子的配位數為8；列式計算晶體F的密度3.30 （g．cm^-3）．

Answer 1

分析 C核外電子總數是最外層電子數的3倍，應為P元素，C、D為同周期元素，則應為第三周期元素，D元素最外層有一個未成對電子，應為Cl元素，A^2-和B⁺具有相同的電子構型，結合原子序數關系可知A為O元素，B為Na元素．
（1）A為O元素，有O₂、O₃兩種同素異形體，均屬于分子晶體，相對原子質量越大，沸點越高；
A、B的氫化物分別為H₂O、NaH，前者為分子晶體、后者為離子晶體；
（2）化合物D₂A為Cl₂O，計算O原子孤電子對數，價層電子對數=δ鍵數目+孤電子對數，進而確定空間構型；氯氣與濕潤的Na₂CO₃反應得到Cl₂O，由電子轉移守恒可知，先得到HCl生成，HCl再與碳酸鈉反應；
（3）A和B能夠形成化合物F為離子化合物，陰離子位于晶胞的定點和面心，陽離子位于晶胞的體心，則Na的個數為8，O的個數為8×$\frac{1}{8}$+6×$\frac{1}{2}$=4，N（Na）：N（O）=2：1，則形成的化合物為Na₂O，由晶胞結構可知B原子配位數為4，結合化學式可以計算A原子配位數，計算質量和體積，可計算密度．

解答 解：C核外電子總數是最外層電子數的3倍，應為P元素，C、D為同周期元素，則應為第三周期元素，D元素最外層有一個未成對電子，應為Cl元素，A^2-和B⁺具有相同的電子構型，結合原子序數關系可知A為O元素，B為Na元素．
（1）A為O元素，有O₂、O₃兩種同素異形體，二者對應的晶體都為分子晶體，因O₃相對原子質量較大，則范德華力較大，沸點較高，A的氫化物為H₂O，屬于分子晶體，B的氫化物為NaH，屬于離子晶體，
故答案為：O₃；O₃相對原子質量較大，范德華力較大；分子晶體；離子晶體
（2）化合物D₂A為Cl₂O，O為中心原子，形成2個δ鍵，孤電子對數為$\frac{6-1×2}{2}$=2，則中心原子的價層電子對數為4，立體構型為V形，
氯氣與濕潤的Na₂CO₃反應得到Cl₂O，由電子轉移守恒可知，先得到HCl生成，HCl再與碳酸鈉反應，反應的方程式為：2Cl₂+2Na₂CO₃+H₂O=Cl₂O+2NaHCO₃+2NaCl（或2Cl₂+Na₂CO₃=Cl₂O+CO₂+2NaCl），
故答案為：V形；4；2Cl₂+2Na₂CO₃+H₂O=Cl₂O+2NaHCO₃+2NaCl（或2Cl₂+Na₂CO₃=Cl₂O+CO₂+2NaCl）；
（3）A和B能夠形成化合物F為離子化合物，陰離子位于晶胞的定點和面心，陽離子位于晶胞的體心，則Na的個數為8，O的個數為8×$\frac{1}{8}$+6×$\frac{1}{2}$=4，N（Na）：N（O）=2：1，則形成的化合物為Na₂O；
由晶胞結構可知B（O）原子配位數為4，結合化學式可知A（Na）原子配位數為4×2=8；
晶胞的質量為$\frac{4×62g/mol}{6.02×1{0}^{23}mo{l}^{-1}}$，晶胞的體積為（0.5×10^-7）cm³，則晶體F的密度為$\frac{4×62g/mol}{6.02×1{0}^{23}mo{l}^{-1}}$÷（0.5×10^-7）cm³=3.30g•cm^-3，
故答案為：Na₂O；8；3.30．

點評 本題是對物質結構與性質的考查，涉及沸點比較、空間構型判斷、化學方程式書寫、晶胞計算等，側重考查學生的分析能力、計算能力，難度中等．