Question

2．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為同周期元索，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(duì)電子．回答下列問題：
（1）單質(zhì)A有兩種同素異形體，其中沸點(diǎn)高的是O₃（填分子式），原因是O₃相對(duì)分子質(zhì)量較大，范德華力大；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．
（2）化合物D₂A的立體構(gòu)型為V形，中心原子的價(jià)層電子對(duì)數(shù)為4，單質(zhì)D與濕潤(rùn)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）．
（3）A和B能夠形成化合物F，其晶胞結(jié)構(gòu)如圖所示（大黑色球?yàn)锳，小黑色球?yàn)锽），晶胞參數(shù)，a=0.500nm（晶胞邊長(zhǎng)），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(jì)算晶體F的密度3.30 （g．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(gè)未成對(duì)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）A為O元素，有O₂、O₃兩種同素異形體，均屬于分子晶體，相對(duì)原子質(zhì)量越大，沸點(diǎn)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；
（2）化合物D₂A為Cl₂O，計(jì)算O原子孤電子對(duì)數(shù)，價(jià)層電子對(duì)數(shù)=δ鍵數(shù)目+孤電子對(duì)數(shù)，進(jìn)而確定空間構(gòu)型；氯氣與濕潤(rùn)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)；
（3）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(yáng)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，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(jì)算A原子配位數(shù)，計(jì)算質(zhì)量和體積，可計(jì)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(gè)未成對(duì)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）A為O元素，有O₂、O₃兩種同素異形體，二者對(duì)應(yīng)的晶體都為分子晶體，因O₃相對(duì)原子質(zhì)量較大，則范德華力較大，沸點(diǎn)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(duì)原子質(zhì)量較大，范德華力較大；分子晶體；離子晶體
（2）化合物D₂A為Cl₂O，O為中心原子，形成2個(gè)δ鍵，孤電子對(duì)數(shù)為$\frac{6-1×2}{2}$=2，則中心原子的價(jià)層電子對(duì)數(shù)為4，立體構(gòu)型為V形，
氯氣與濕潤(rùn)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：V形；4；2Cl₂+2Na₂CO₃+H₂O=Cl₂O+2NaHCO₃+2NaCl（或2Cl₂+Na₂CO₃=Cl₂O+CO₂+2NaCl）；
（3）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(yáng)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；
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（0.5×10^-7）cm³，則晶體F的密度為$\frac{4×62g/mol}{6.02×1{0}^{23}mo{l}^{-1}}$÷（0.5×10^-7）cm³=3.30g•cm^-3，
故答案為：Na₂O；8；3.30．

點(diǎn)評(píng) 本題是對(duì)物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)的考查，涉及沸點(diǎn)比較、空間構(gòu)型判斷、化學(xué)方程式書寫、晶胞計(jì)算等，側(cè)重考查學(xué)生的分析能力、計(jì)算能力，難度中等．