Question

4．A、B、C、D為原子序數(shù)依次增大的四種元索，A^2-和B⁺具有相同的電子構(gòu)型；C、D為同周期元素，C核外電子總數(shù)是最外層電子數(shù)的3倍；D元素最外層有一個(gè)未成對電子．回答下列問題：
（1）四種元素中電負(fù)性最大的是O（填元素符號）；實(shí)驗(yàn)測定HF氣體的相對分子質(zhì)量時(shí)比用化學(xué)式計(jì)算出來的大些，原因是：HF分子中存在著因氫鍵而形成的“締合”分子．
（2）檢驗(yàn)B元素的方法是焰色反應(yīng)，請用原子結(jié)構(gòu)的知識(shí)解釋產(chǎn)生此現(xiàn)象的原因：電子從能量較高的激發(fā)態(tài)躍遷到能量較低的激發(fā)態(tài)乃至基態(tài)時(shí)，以光
的形式釋放能量．
（3）C和D反應(yīng)可生成組成比為1：3的化合物E，E的立體構(gòu)型為三角錐形，中心原子的雜化軌道類型為sp³．
（4）A和B能夠形成化合物F，其晶胞結(jié)構(gòu)如圖所示，晶胞參數(shù)，邊長a=0.566nm，F(xiàn)的化學(xué)式為Na₂O：晶胞中A原子的配位數(shù)為8；計(jì)算晶體F的密度2.27g•cm^-3（g•cm^-3）．（精確到0.01）

Answer 1

分析 A、B、C、D為原子序數(shù)依次增大的四種元素，C、D為同周期元素，C核外電子總數(shù)是最外層電子數(shù)的3倍，則C為P元素；D元素最外層有一個(gè)未成對電子，D為Cl元素；A^2-和B⁺具有相同的電子構(gòu)型，則A為O元素、B為Na元素．
（1）四種元素電負(fù)性最大的為O元素，HF分子中存在著因氫鍵而形成的“締合”分子；
（2）B為Na元素，檢驗(yàn)方法為焰色反應(yīng)，由于電子從能量較高的激發(fā)態(tài)躍遷到能量較低的激發(fā)態(tài)乃至基態(tài)時(shí)，以光的形式釋放能量，呈現(xiàn)出不同的顏色；
（3）C和D反應(yīng)可生成化合物為PCl₃，為sp³雜化，根據(jù)價(jià)層電子對數(shù)和孤對電子對數(shù)判斷構(gòu)型；
（4）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(diǎn)和面心，陽離子位于晶胞的體心，則Na的個(gè)數(shù)為8，O的個(gè)數(shù)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，計(jì)算質(zhì)量和體積，可計(jì)算密度．

解答 解：A、B、C、D為原子序數(shù)依次增大的四種元素，C、D為同周期元素，C核外電子總數(shù)是最外層電子數(shù)的3倍，則C為P元素；D元素最外層有一個(gè)未成對電子，D為Cl元素；A^2-和B⁺具有相同的電子構(gòu)型，則A為O元素、B為Na元素．
（1）四種元素分別為O、Na、O、Cl，電負(fù)性最大的為O元素，HF分子中存在著因氫鍵而形成的“締合”分子，使其相對分子質(zhì)量偏大，
故答案為：O；HF分子中存在著因氫鍵而形成的“締合”分子；
（2）B為Na元素，檢驗(yàn)方法為焰色反應(yīng)，由于電子從能量較高的激發(fā)態(tài)躍遷到能量較低的激發(fā)態(tài)乃至基態(tài)時(shí)，以光的形式釋放能量，呈現(xiàn)出不同的顏色，
故答案為：焰色反應(yīng)；電子從能量較高的激發(fā)態(tài)躍遷到能量較低的激發(fā)態(tài)乃至基態(tài)時(shí)，以光的形式釋放能量；
（3）C和D反應(yīng)可生成組成比為1：3的化合物為PCl₃，P形成3個(gè)δ鍵，孤電子對數(shù)為$\frac{5-3×1}{2}$=1，則為sp³雜化，立體構(gòu)型為為三角錐形，
故答案為：三角錐形；sp³；
（4）A和B能夠形成化合物F為離子化合物，陰離子位于晶胞的頂點(diǎn)和面心，陽離子位于晶胞的體心，則Na的個(gè)數(shù)為8，O的個(gè)數(shù)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，晶胞中O位于頂點(diǎn)，Na位于體心，每個(gè)晶胞中有1個(gè)Na與O的距離最近，每個(gè)定點(diǎn)為8個(gè)晶胞共有，則晶胞中O原子的配位數(shù)為8，晶胞的質(zhì)量為$\frac{4×62}{6.02×1{0}^{23}}$g，晶胞的體積為（0.566×10^-7）cm³，則晶體F的密度為$\frac{4×62}{（0.566×1{0}^{-7}）×6.02×1{0}^{23}}$g•cm^-3=2.27 g•cm^-3，
故答案為：Na₂O；8；2.27g•cm^-3．

點(diǎn)評 本題考查物質(zhì)結(jié)構(gòu)和性質(zhì)，為高頻考點(diǎn)，側(cè)重考查學(xué)生空間想象能力、知識(shí)運(yùn)用能力，涉及晶胞計(jì)算、原子結(jié)構(gòu)等知識(shí)點(diǎn)，采用均攤法、價(jià)層電子對互斥理論等理論分析解答，難點(diǎn)是晶胞計(jì)算，題目難度中等．