Question

9．A、B、C、D為原子序數(shù)依次增大的四種元素，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），其中C原子的核外電子排布布式為1s²2s²2p⁶3s²3p³．
（2）單質(zhì)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相對原子質(zhì)量較大，范德華力較大；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．
（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）單質(zhì)D與濕潤的Na₂CO₃反應(yīng)可制備D₂A，其化學(xué)方程式為2Cl₂+2Na₂CO₃+H₂O=Cl₂O+2NaHCO₃+2NaCl（或2Cl₂+Na₂CO₃=Cl₂O+CO₂+2NaCl）．
（5）A和B能夠形成化合物F，其晶胞結(jié)構(gòu)如圖所示，晶胞邊長a=0.566×10^-7cm，F(xiàn) 的化學(xué)式為Na₂O：晶胞中A 原子的配位數(shù)為8；列式計算晶體F的密度（g•cm^-3）為2.27g•cm^-3．

Answer 1

分析 C核外電子總數(shù)是最外層電子數(shù)的3倍，應(yīng)為P元素，C、D為同周期元素，則應(yīng)為第三周期元素，D元素最外層有一個未成對電子，應(yīng)為Cl元素，A^2-和B⁺具有相同的電子構(gòu)型，結(jié)合原子序數(shù)關(guān)系可知A為O元素，B為Na元素．
（1）同周期自左而右電負(fù)性增大，Cl元素氧化物中氧元素表現(xiàn)負(fù)價，四種元素電負(fù)性最大的為O元素；C為P元素，原子核外電子數(shù)為15，根據(jù)能量最低原理原理書寫核外電子排布式；
（2）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(zhì)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；
（3）C和D生成組成比為1：3的化合物E為PCl₃，計算P原子價層電子對數(shù)、孤電子對數(shù)，確定雜化方式與空間構(gòu)型；
（4）化合物D₂A為Cl₂O，氯氣與濕潤的Na₂CO₃反應(yīng)得到Cl₂O，由電子轉(zhuǎn)移守恒可知，先得到HCl生成，HCl再與碳酸鈉反應(yīng)；
（5）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(shù)為8，O的個數(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，由晶胞結(jié)構(gòu)可知B原子配位數(shù)為4，結(jié)合化學(xué)式可以計算A原子配位數(shù)，計算質(zhì)量和體積，可計算密度．

解答 解：C核外電子總數(shù)是最外層電子數(shù)的3倍，應(yīng)為P元素，C、D為同周期元素，則應(yīng)為第三周期元素，D元素最外層有一個未成對電子，應(yīng)為Cl元素，A^2-和B⁺具有相同的電子構(gòu)型，結(jié)合原子序數(shù)關(guān)系可知A為O元素，B為Na元素．
（1）同周期自左而右電負(fù)性增大，Cl元素氧化物中氧元素表現(xiàn)負(fù)價，四種元素電負(fù)性最大的為O元素；C為P元素，原子核外電子數(shù)為15，根據(jù)能量最低原理原理，核外電子排布式為：1s²2s²2p⁶3s²3p³，
故答案為：O；1s²2s²2p⁶3s²3p³；
（2）A為O元素，有O₂、O₃兩種同素異形體，二者對應(yīng)的晶體都為分子晶體，因O₃相對原子質(zhì)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(zhì)量較大，范德華力較大；分子晶體；離子晶體
（3）C和D生成組成比為1：3的化合物E為PCl₃，P形成3個δ鍵，孤電子對數(shù)為$\frac{5-1×3}{2}$=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）化合物D₂A為Cl₂O，氯氣與濕潤的Na₂CO₃反應(yīng)得到Cl₂O，由電子轉(zhuǎn)移守恒可知，先得到HCl生成，HCl再與碳酸鈉反應(yīng)，反應(yīng)的方程式為：2Cl₂+2Na₂CO₃+H₂O=Cl₂O+2NaHCO₃+2NaCl（或2Cl₂+Na₂CO₃=Cl₂O+CO₂+2NaCl），
故答案為：2Cl₂+2Na₂CO₃+H₂O=Cl₂O+2NaHCO₃+2NaCl（或2Cl₂+Na₂CO₃=Cl₂O+CO₂+2NaCl）；
（5）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(shù)為8，O的個數(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；
由晶胞結(jié)構(gòu)可知B（O）原子配位數(shù)為4，結(jié)合化學(xué)式可知A（Na）原子配位數(shù)為4×2=8；
晶胞的質(zhì)量為$\frac{4×62g/mol}{6.02×1{0}^{23}mo{l}^{-1}}$，晶胞的體積為（0.566×10^-7）cm³，則晶體F的密度為$\frac{4×62g/mol}{6.02×1{0}^{23}mo{l}^{-1}}$÷（0.566×10^-7）cm³=2.27g•cm^-3，
故答案為：Na₂O；8；2.27g•cm^-3．

點評 本題是對物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)的考查，涉及核外電子排布、沸點比較、雜化方式與空間構(gòu)型判斷、化學(xué)方程式書寫、晶胞計算等，側(cè)重考查學(xué)生的分析能力、計算能力，難度中等．