Question

7．X、Y、Z、R、M是原子序數依次增大的五種元素，基態(tài)X原子的s電子數比p電子數多3個，
Y、Z同周期且相鄰，第一電離能：Y＞Z，Z、R同主族，M核外電子有29種運動狀態(tài)，
請回答下列問題：
（1）化合物XCl₃的中心原子雜化類型為sp²；RCl₂ 的立體構型為V；
（2）H₂Z、H₂R的沸點分別為100℃、-60.4℃，試解釋其原因H₂O分子間可以形成氫鍵，H₂S分子間不能形成氫鍵；
（3）H₂RO₃的K₁和K₂分別為1.54×10^-2和1.02×10^-7，請根據結構與性質的關系解釋K₁＞K₂的原因SO₃^2-與H⁺間的結合能力強于HSO₃^-與H⁺間的結合能力，故H₂SO₃比HSO₃^-更易電離出離子，電離程度大，對應K值大；
（4）Z、M形成的一種化合物晶胞如圖所示：
①該化合物的化學式為Cu₂O；
②若晶胞參數為apm．列式計算該晶胞的密度ρ=$\frac{288}{{a}^{3}{N}_{A}×1{0}^{-30}}$g•cm^-3．

Answer 1

分析 X、Y、Z、R、M是原子序數依次增大五種元素，M核外電子有29種運動狀態(tài)，則M為Cu；基態(tài)X原子的s電子數比p電子數多3個，原子核外電子排布式為1s²2s²2p¹，則X為B元素；在周期表中Y與Z相鄰且第一電離能Y＞Z，Z、R同主族，則Y處于Ⅱ族或ⅤA族，結合原子序數可知，若Y處于ⅡA族，R的原子序數大于Cu，不符合題意，故Y為N元素、Z為O元素、R為S元素；
（1）化合物BCl₃中B原子孤電子對數=$\frac{3-1×3}{2}$=0，價層電子對數=3+0=3，SCl₂分子中S原子價層電子對個數是4且含有2個孤電子對，根據價層電子對理論判斷原子雜化及微�？臻g構型判斷；
（2）H₂O分子間可以形成氫鍵，H₂S分子間不能形成氫鍵；
（3）SO₃^2-與H⁺間的結合能力強于HSO₃^-與H⁺間的結合能力；
（4）①Cu與O形成的化合物為Cu₂O、CuO，根據均攤法計算晶胞中黑色球、白色球數目，進而確定化學式；
②結合分子中含有原子數目，表示出晶胞質量，再根據ρ=$\frac{m}{V}$計算晶胞密度．

解答 解：X、Y、Z、R、M是原子序數依次增大五種元素，M核外電子有29種運動狀態(tài)，則M為Cu；基態(tài)X原子的s電子數比p電子數多3個，原子核外電子排布式為1s²2s²2p¹，則X為B元素；在周期表中Y與Z相鄰且第一電離能Y＞Z，Z、R同主族，則Y處于Ⅱ族或ⅤA族，結合原子序數可知，若Y處于ⅡA族，R的原子序數大于Cu，不符合題意，故Y為N元素、Z為O元素、R為S元素；
（1）化合物BCl₃中B原子孤電子對數=$\frac{3-1×3}{2}$=0，價層電子對數=3+0=3，其B原子雜化方式為sp²；SCl₂分子中S原子價層電子對個數是4且含有2個孤電子對，所以該分子空間構型是V形，故答案為：sp²；V；
（2）H₂O分子間可以形成氫鍵，H₂S分子間不能形成氫鍵，氫鍵導致物質的熔沸點升高，所以水的熔沸點高于硫化氫，故答案為：H₂O分子間可以形成氫鍵，H₂S分子間不能形成氫鍵；
（3）SO₃^2-與H⁺間的結合能力強于HSO₃^-與H⁺間的結合能力，導致亞硫酸比亞硫酸氫根離子更易電離出氫離子，電離程度大，對應的K值大，
故答案為：SO₃^2-與H⁺間的結合能力強于HSO₃^-與H⁺間的結合能力，故H₂SO₃比HSO₃^-更易電離出離子，電離程度大，對應K值大；
（4）①Cu與O形成的化合物為Cu₂O、CuO，黑色球個數為4、白色球個數=1+8×$\frac{1}{8}$=2，則黑色球與白色球個數之比為2：1，所以其化學式為Cu₂O，
故答案為：Cu₂O；
②ρ=$\frac{m}{V}$=$\frac{\frac{144}{{N}_{A}}×2}{（a×1{0}^{-10}）^{3}}$g•cm^-3=$\frac{288}{{a}^{3}{N}_{A}×1{0}^{-30}}$g•cm^-3，故答案為：$\frac{288}{{a}^{3}{N}_{A}×1{0}^{-30}}$．

點評 本題考查物質結構和性質的相互關系及應用，為高頻考點，涉及晶胞計算、原子雜化方式判斷、氫鍵對物質性質的影響、微�？臻g構型判斷等知識點，側重考查學生分析判斷及計算能力，明確價層電子對互斥理論、均攤分是解本題關鍵，難點是晶胞計算，題目難度中等．