3.前四周期元素X、Y、Z、W、R的原子序數(shù)依次增大,已知:X原子的2p軌道為半充滿狀態(tài);Y原子的L層有2個(gè)未成對(duì)電子;Z與Y位于同主族;W的+2價(jià)簡(jiǎn)單離子核外電子層排布與Ar原子相同;R原子的d軌道上有3個(gè)空軌道.請(qǐng)回答下列問(wèn)題:
(1)R原子的基態(tài)電子排布式為[Ar]3d24s2
(2)X、Y原子的第一電離能大小順序?yàn)镹>O.(用元素符號(hào)表示)
(3)X的常見(jiàn)單質(zhì)分子結(jié)構(gòu)中σ鍵數(shù)目為1.
(4)Z的最高價(jià)氧化物對(duì)應(yīng)水化物的酸根離子空間構(gòu)型為正四面體,中心原子的雜化軌道類型為sp3
(5)下列分子即不存在s-pσ鍵,也不存在p-pπ鍵的是D.
A.HCl  B.HF  C.SO2   D.SCl2
(6)某礦物晶體由Y、W、R三種元素組成,其晶胞結(jié)構(gòu)如圖所示.則該礦物的化學(xué)式為CaTiO3,若已知該晶胞的邊長(zhǎng)為acm,則該晶胞的密度為$\frac{136}{{a}^{3}{N}_{A}}$g/cm3.(用含a、NA的代數(shù)式表示)

分析 前四周期元素X、Y、Z、W、R的原子序數(shù)依次增大,X原子的2p軌道為半充滿狀態(tài),則X為N元素,Z與Y位于同主族,Y原子的L層有2個(gè)未成對(duì)電子,則Y為O元素,Z為S元素;W的+2價(jià)簡(jiǎn)單離子核外電子層排布與Ar原子相同,則W為Ca元素,R原子的d軌道上有3個(gè)空軌道,外圍電子排布為3d24s2,則R為T(mén)i.
(1)根據(jù)原子排布構(gòu)造原理書(shū)寫(xiě);
(2)同周期元素第一電離能自左向右逐漸增大,但是N原子的2P軌道半充滿,屬于穩(wěn)定結(jié)構(gòu),第一電離能大于O原子的;
(3)氮?dú)夥肿又蠳原子之間形成N≡N三鍵,三鍵含有1個(gè)σ鍵,2個(gè)π鍵;
(4)Z為S元素,最高價(jià)氧化物對(duì)應(yīng)水化物的酸根離子為SO42-,計(jì)算S原子價(jià)層電子對(duì)數(shù)、孤電子對(duì)數(shù),判斷雜化方式和空間構(gòu)型;
(5)HCl、HF分子中存在s-pσ鍵,SO2中含有雙鍵,存在p-pπ鍵,SCl2中存在p-pσ鍵;
(6)利用均攤法計(jì)算化學(xué)式,根據(jù)密度公式計(jì)算密度.

解答 解:前四周期元素X、Y、Z、W、R的原子序數(shù)依次增大,X原子的2p軌道為半充滿狀態(tài),則X為N元素,Z與Y位于同主族,Y原子的L層有2個(gè)未成對(duì)電子,則Y為O元素,Z為S元素;W的+2價(jià)簡(jiǎn)單離子核外電子層排布與Ar原子相同,則W為Ca元素,R原子的d軌道上有3個(gè)空軌道,外圍電子排布為3d24s2,則R為T(mén)i.
(1)R為T(mén)i,原子的基態(tài)電子排布式為[Ar]3d24s2,故答案為:[Ar]3d24s2;
(2)X、Y分別為N和O,由于N原子2P軌道半充滿,第一電離能大于O的,即原子的第一電離能大小順序?yàn)镹>O,故答案為:N>O;
(3)X為N元素,常見(jiàn)單質(zhì)分子中N原子之間形成N≡N三鍵,三鍵含有1個(gè)σ鍵,2個(gè)π鍵,故答案為:1;
(4)Z為S元素,最高價(jià)氧化物對(duì)應(yīng)水化物的酸根離子為SO42-,中心原子S電子對(duì)數(shù)為4+$\frac{6+2-2×4}{2}$=4,孤電子對(duì)數(shù)為0,SO42-的空間構(gòu)型為正四面體,S原子雜化數(shù)目為4,其雜化類型為sp3,故答案為:正四面體;sp3
(5)A. HCl中存在s-pσ鍵,故錯(cuò)誤;
B.HF中存在s-pσ鍵,故錯(cuò)誤;
C.SO2中含有雙鍵,存在p-pπ鍵,故錯(cuò)誤;
D. SCl2中S原子與Cl原子中形成單鍵,存在p-pσ鍵,故正確;
故選D;
(6)Y、W、R三種元素分別為O、Ca、Ti,O位于面心,O原子數(shù)目為6×$\frac{1}{2}$=3,Ca位于體心,Ca原子數(shù)目為1,Ti位于頂點(diǎn),Ti原子數(shù)目為8×$\frac{1}{8}$=1,故化學(xué)式為CaTiO3,晶胞質(zhì)量為$\frac{40+48+16×3}{{N}_{A}}$g,該晶胞的邊長(zhǎng)為a cm,則該晶胞的密度ρ=$\frac{m}{V}$=$\frac{40+48+16×3}{{N}_{A}}$g÷(a cm)3=$\frac{136}{{a}^{3}{N}_{A}}$g/cm3,故答案為:CaTiO3;$\frac{136}{{a}^{3}{N}_{A}}$.

點(diǎn)評(píng) 本題是對(duì)物質(zhì)結(jié)構(gòu)的考查,涉及核外電子排布、電離能、雜化方式、空間構(gòu)型、化學(xué)鍵、晶胞計(jì)算等,需要學(xué)生具備扎實(shí)的基礎(chǔ),難度中等.

練習(xí)冊(cè)系列答案
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CH4(g)+H2O(g)?CO(g)+3H2(g)(Ⅰ)
達(dá)平衡時(shí),CH4的轉(zhuǎn)化率與溫度、壓強(qiáng)的關(guān)系如圖所示.
①已知100℃時(shí)達(dá)到平衡所需的時(shí)間為5min,則用H2表示的平均反應(yīng)速率為0.0030mol•L-1•min-1
②該反應(yīng)的△H>0,△S>0(填“<”、“>”或“=”).
(2)在壓強(qiáng)為0.1MPa條件下,a mol CO與3a mol H2的混合氣體在催化劑作用下能自發(fā)反應(yīng)生成甲醇:
CO(g)+2H2(g)?CH3OH(g)△H<0 (Ⅱ)
若容器的容積不變,下列措施可增大甲醇產(chǎn)率的是BD(填序號(hào)).
A.升高溫度
B.將CH3OH(g)從體系中分離出來(lái)
C.恒容下充入He,使體系的總壓強(qiáng)增大
D.再充入a mol CO和3a mol H2

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15.如圖是一種正在投入生產(chǎn)的大型蓄電系統(tǒng)的原理圖.電池中的左右兩側(cè)為電極,中間為離子選擇性膜,在電池放電和充電時(shí)該膜只允許鈉離子通過(guò).電池充、放電反應(yīng)的化學(xué)方程式為:2Na2S2+NaBr3$?_{充電}^{放電}$Na2S4+3NaBr,下列關(guān)于此電池說(shuō)法正確的是( 。
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