Question

【化學–選修3：物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)】（15分）

X、Y、Z、W四種元素原子序數(shù)依次增大且均小于36。 Z基態(tài)原子最外層電子數(shù)是其內(nèi)層電子總數(shù)的3倍，Y基態(tài)原子是同周期元素中未成對電子數(shù)最多的原子，X分別與Y、Z元素組合均可形成10電子微粒, W基態(tài)原子有10個價電子�；卮鹣铝袉栴}（以下問題均以推知元素符號作答）：

（1）若 YX3與X2Z﹑YX2－與ZX－﹑Y3－與Z2－性質(zhì)相似，請寫出Mg(YX2)2在一定條件下分解的化學反應(yīng)方程式

⑵已知0℃時X2Z的密度為a g/cm3，其晶胞中X2Z分子的空間排列方式與金剛石晶胞類似，相似的原因是 。兩個X2Z分子間的最近距離為 pm(用a和NA表示)。 已知X2Y的升華熱是51 kJ/mol，除氫鍵外，X2Z分子間還存在范德華力（11 kJ/mol），則X2Z晶體中氫鍵的“鍵能”是 kJ/mol。

⑶ WZ是一種功能材料，已被廣泛用于電池電極、催化劑、半導體、玻璃染色劑等方面。工業(yè)上常以W(YZ3)2·6X2Z和尿素［CO(NH2)2］為原料制備。

①W2+的基態(tài)核外電子排布式為 ，其核外電子有 種運動狀態(tài)。

②尿素分子中碳原子的雜化方式為 ，1 mol尿素分子中含有的σ鍵數(shù)為 。

③YZ3－的空間構(gòu)型 。

④WZ晶體的結(jié)構(gòu)與NaCl相同，但天然的和絕大部分人工制備的晶體都存在各種缺陷，例如在某種WZ晶體中就存在如圖所示的缺陷：一個W2+空缺，另有兩個W2+被兩個W3+所取代。其結(jié)果晶體仍呈電中性，但化合物中W和Z的比值卻發(fā)生了變化。經(jīng)測定某樣品中W3+與W2+的離子數(shù)之比為6∶91。若該晶體的化學式為WxZ，則x= 。

 

 

Answer 1

（15分）（1）3 Mg(NH2)2==Mg3N2+4NH3↑�。�2分）

（2） 水中的O和金剛石中的C都是sp3雜化，且水分子間的氫鍵具有方向性，每個水分子可與相鄰的4個水分子形成氫鍵（2分）

×1010（2分） 20（1分）

（3）①1s22s22p63s23p63d8 （2分） 26 （1分）

②sp2雜化（1分） 7NA （1分） ③平面三角（1分） ④0.97 （2分）

【解析】

試題分析：Z基態(tài)原子最外層電子數(shù)是其內(nèi)層電子總數(shù)的3倍，根據(jù)元素原子的最外層不超過8電子的排布規(guī)律判斷，Z的內(nèi)層只能是2個電子，最外層為6個電子，所以Z是O元素；Y基態(tài)原子是同周期元素中未成對電子數(shù)最多的原子，則Y是第二周期元素，其最外層的p軌道最多有3個未成對電子，所以Y是N元素；X分別與Y、Z元素組合均可形成10電子微粒, 水、氨氣的分子中是10電子，所以X是H元素；W基態(tài)原子有10個價電子，則W是過渡元素，價層電子排布式為3d84s2，所以W是Ni元素。根據(jù)分析

（1）Mg(YX2)2相當于Mg（OH）2，分解生成MgO和H2O，所以Mg(YX2)2分解生成Mg3N2和4NH3，化學方程式為3 Mg(NH2)2==Mg3N2+4NH3↑；

（2）0℃時H2O為固態(tài)，水中的O和金剛石中的C都是sp3雜化，且水分子間能形成氫鍵，氫鍵具有方向性，每個水分子可與相鄰的4個水分子形成氫鍵，所以冰的空間排列方式與金剛石晶胞類似；

兩個X2Z分子間的最近距離的計算與金剛石中C與C原子的最近距離的計算相同，冰晶胞中共含8個水分子，2個水分子最近的距離是四面體的中心到頂點的距離，即為晶胞棱長的，設(shè)晶胞棱長是bpm，則晶胞的密度a=8×18/NA/(b×10-10)3,b=×1010,所以兩個X2Z分子間的最近距離為×1010；冰的升華熱是51kJ/mol，水分子間還存在范德華力（11kJ/mol），1mol水中含有2mol氫鍵，升華熱=范德華力+氫鍵，所以冰晶體中氫鍵的“鍵能”是20kJ/mol；

（3）①Ni2+核外有26個電子，所以離子的核外電子排布式為1s22s22p63s23p63d8 ；有26個電子就有26種運動狀態(tài)；

②尿素分子中碳原子周圍有3個σ鍵，無孤對電子，所以是sp2雜化；尿素分子中除碳氧是雙鍵外其余均是單鍵，雙鍵中有1個是σ鍵，所以1 mol尿素分子中含有的σ鍵數(shù)為7NA ；

③NO3-的價層電子對數(shù)=3+1/2(5+1-3×2)=3,所以NO3-的空間構(gòu)型是平面正三角形；

④NiO中Ni的化合價為+2價，樣品中W3+與W2+的離子數(shù)之比為6∶91，若該晶體的化學式為WxZ，根據(jù)晶體仍呈電中性，得6/97×x×3+91/97×x×2=2，解得x=0.97.

考點：考查元素推斷，物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)的應(yīng)用，晶胞的計算，化學式的判斷，類推法的應(yīng)用