Question

14．周期表中前四周期元素R、W、X、Y、Z 的原子序數(shù)依次遞增．R的基態(tài)原子中占據(jù)啞鈴形原子軌道的電子數(shù)為1；W的氫化物的沸點(diǎn)比同族其它元素氫化物的沸點(diǎn)高；X²⁺與W^2-具有相同的電子層結(jié)構(gòu)；Y元素原子的3P能級處于半充滿狀態(tài)；Z⁺的電子層都充滿電子．請回答下列問題：
（1）寫出Z的基態(tài)原子外圍電子排布3d¹⁰4s¹．
（2）R的某種鈉鹽晶體，其陰離子A^m-（含R、W、氫三種元素）的球棍模型如圖所示：在A^m-中，R原子軌道雜化類型有SP²、SP³；m=2．（填數(shù)字）
（3）經(jīng)X射線探明，X與W形成化合物的晶體結(jié)構(gòu)與NaCl的晶體結(jié)構(gòu)相似，X²⁺的配位原子所構(gòu)成的立體幾何構(gòu)型為正八面體．
（4）往Z的硫酸鹽溶液中加入過量氨水，可生成[Z（NH₃）₄]SO₄，下列說法正確的是AD．
A．[Z（NH₃）₄]SO₄中所含的化學(xué)鍵有離子鍵、極性鍵和配位鍵
B．在[Z（NH₃）₄]²⁺中Z²⁺給出孤對電子，NH₃提供空軌道
C．[Z（NH₃）4]SO₄組成元素中第一電離能最大的是氧元素
D．SO₄^2-與PO₄^3-互為等電子體，空間構(gòu)型均為四面體
（5）固體YCl₅的結(jié)構(gòu)實(shí)際上是YCl₄⁺和YCl₆^-構(gòu)成的離子晶體，其晶體結(jié)構(gòu)與CsCl相似．若晶胞邊長為apm，則晶胞的密度為$\frac{417×1{0}^{30}}{{a}^{3}{N}_{A}}$g•cm^-3．（已知阿伏伽德羅常數(shù)為N_A，用含a和N_A的代數(shù)式表示）

Answer 1

分析 R、W、X、Y、Z是周期表中前四周期元素，它們的原子序數(shù)依次遞增．R的基態(tài)原子中占據(jù)啞鈴形原子軌道的電子數(shù)為1，及p能級只有1個電子，R原子核外電子排布為1s²2s²2p¹，故R為硼元素；Y元素原子的3p能級處于半充滿狀態(tài)，Y原子的核外電子排布為1s²2s²2p⁶3s²3p³，故Y為磷元素；W的氫化物的沸點(diǎn)比同族其它元素氫化物的沸點(diǎn)高，考慮氫鍵的存在，且X²⁺與W^2-具有相同的電子層結(jié)構(gòu)，故X處于第三周期、W處于第二周期，故X為Mg元素、W為氧元素；Z⁺的電子層都充滿電子，各層電子數(shù)為2、8、18，故Z原子核外電子數(shù)為2+8+18+1=29，故Z為Cu元素，據(jù)此解答．

解答 解：R、W、X、Y、Z是周期表中前四周期元素，它們的原子序數(shù)依次遞增．R的基態(tài)原子中占據(jù)啞鈴形原子軌道的電子數(shù)為1，及p能級只有1個電子，R原子核外電子排布為1s²2s²2p¹，故R為硼元素；Y元素原子的3p能級處于半充滿狀態(tài)，Y原子的核外電子排布為1s²2s²2p⁶3s²3p³，故Y為磷元素；W的氫化物的沸點(diǎn)比同族其它元素氫化物的沸點(diǎn)高，考慮氫鍵的存在，且X²⁺與W^2-具有相同的電子層結(jié)構(gòu)，故X處于第三周期、W處于第二周期，故X為Mg元素、W為氧元素；Z⁺的電子層都充滿電子，各層電子數(shù)為2、8、18，故Z原子核外電子數(shù)為2+8+18+1=29，故Z為Cu元素，
（1）Z為Cu元素，原子核外電子數(shù)為29，原子核外電子排布式為1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d¹⁰4s¹，Cu的基態(tài)原子的外圍電子排布式為3d¹⁰4s¹，
故答案為：3d¹⁰4s¹；
（2）H原子成1個鍵，O原子成2個鍵，B原子一般是形成3個鍵，B形成4個鍵，其中1個鍵很可能就是配位鍵，則成3個鍵的B原子為SP²雜化，成4個鍵的B為SP³雜化；
觀察模型，可知A^m-是（H₄B₄O₉）^m-，依據(jù)化合價H為+1，B為+3，O為-2，可得m=2，
故答案為：SP²、SP³；2；
（3）經(jīng)X射線探明，Mg與O形成化合物的晶體結(jié)構(gòu)與NaCl的晶體結(jié)構(gòu)相似，Mg²⁺的周圍有6個O原子，為如圖結(jié)構(gòu)，故配位原子所構(gòu)成的立體幾何構(gòu)型為正八面體，
故答案為：正八面體；
（4）A．[Z（NH₃）₄]SO₄中，內(nèi)界離子[Cu（NH₃）₄]²⁺與外界離子SO₄²形成離子鍵，Cu²⁺與NH₃形成配位鍵，NH₃中N原子與H原子之間形成極性鍵，故A正確；
B．在[Z（NH₃）₄]SO₄中Z²⁺提供空軌道，NH₃給出孤對電子，故B錯誤；
C．[Z（NH₃）₄]SO₄組成元素中第一電離能最大的是N元素，故C錯誤；
D．SO₄^2-與PO₄^3-互為等電子體，價層電子總數(shù)相同，空間結(jié)構(gòu)相同，SO₄^2-中S原子成4個σ鍵，孤對電子對數(shù)為$\frac{6+2-4×2}{2}$=0，價層電子對為4，為正四面體，故D正確；
故答案為：AD；
（5）固體PCl₅的結(jié)構(gòu)實(shí)際上是PCl₄⁺和PCl₆^-構(gòu)成的離子晶體，其晶體結(jié)構(gòu)與CsCl相似，則晶胞的組成為P₂Cl₁₀，晶胞中相當(dāng)于含有2個PCl₅，若晶胞邊長為apm，則晶胞的密度為$\frac{\frac{208.5g/mol}{{N}_{A}mo{l}^{-1}}×2}{（a×1{0}^{-10}cm）^{3}}$=$\frac{417×1{0}^{30}}{{a}^{3}{N}_{A}}$g•cm^-3，
故答案為：$\frac{417×1{0}^{30}}{{a}^{3}{N}_{A}}$．

點(diǎn)評 本題考查核外電子排布規(guī)律、配合物、雜化軌道、晶胞結(jié)構(gòu)與計(jì)算等，難度較大，側(cè)重于考查學(xué)生的分析能力、對基礎(chǔ)知識的綜合應(yīng)用能力和計(jì)算能力，注意把握雜化類型的判斷方法和晶胞的計(jì)算方法．