Question

7．X、Y、Z、P、Q為周期表前四周期中原子序數(shù)依次增大的元素．X原子2p能級有兩個未成對電子，但沒有空軌道．Y原子K層的電子數(shù)與M層的電子數(shù)的乘積等于其L層的電子數(shù)．Z與X同族．P原子的基態(tài)+2價陽離子的價電子排布為3d²．Q位于第ⅠB族．根據(jù)以上信息，回答下列問題．
（1）X的基態(tài)原子核外有8種不同運動狀態(tài)的電子．
（2）Y與X可以形成多種復雜陰離子，如圖所示，若其中a對應的陰離子化學式為SiO₄^4-，則c對應的陰離子的化學式為Si₆O₁₈^12-．

（3）Z能形成很多種含氧酸，如H₂ZO₃、H₂ZO₄．Z的某種含氧酸分子式為H₂Z₂O₇，屬于二元酸，已知其結構中所有原子都達到穩(wěn)定結構，且不存在非極性鍵，試寫出其結構式（配位鍵須注明）．
（4）P與X形成的某種晶體的晶胞結構如圖所示，其晶體的化學式為TiO₂，P的配位數(shù)為6．

（5）向盛有QZX₄的溶液中加入氨水至過量，現(xiàn)象為先形成藍色沉淀，氨水過量時，沉淀溶解，得到深藍色的透明溶液，相關反應的離子方程式為Cu²⁺+2NH₃﹒H₂O=Cu（OH）₂↓+2NH₄⁺、Cu（OH）₂+4NH₃=[Cu（NH₃）₄]²⁺+2OH^-．NF₃的空間構型是三角錐形，NF₃不易與Cu²⁺形成配離子，其原因是NF₃分子中氟原子電負性大，非金屬性強，有吸電子效應，使得氮原子上的孤電子對難于與Cu²⁺形成配位鍵．

Answer 1

分析 X、Y、Z、P、Q為周期表前四周期中原子序數(shù)依次增大的元素．X原子2p能級有兩個未成對電子，但沒有空軌道，原子核外電子排布為1s²2s²2p⁴，則X為O元素；Y原子K層的電子數(shù)與M層的電子數(shù)的乘積等于其L層的電子數(shù)，則M層電子數(shù)為4，故Y為Si；P原子的基態(tài)+2價陽離子的價電子排布為3d²，則P原子外圍電子排布式為3d²4s²，故P為Ti；Q位于第ⅠB族，則Q為Cu；Z與X同族，Z的原子序數(shù)小于Ti，故Z為S元素．
（1）原子核外沒有運動狀態(tài)相同的電子；
（2）c中Si原子數(shù)目為6，O原子數(shù)目為6，計算化合價代數(shù)和確定離子所帶電荷，進而確定化學式；
（3）含氧酸H₂S₂O₇屬于二元酸，其結構中所有原子都達到穩(wěn)定結構，且不存在非極性鍵，不存在氧原子之間、S原子之間形成的共價鍵，故S原子與氧原子之間形成共價鍵，O原子與H原子之間形成共價鍵，且每個S提供孤對電子與2個O原子形成2個配位鍵；
（4）根據(jù)均攤法計算晶胞中O、Ti原子數(shù)目，確定晶體的化學式；由圖可知P的配位數(shù)為6；
（5）向盛有CuSO₄的溶液中加入氨水至過量，先生成氫氧化銅沉淀，氨水過量時，沉淀溶解生成[Cu（NH₃）₄]²⁺；
計算NF₃中N原子孤電子對、價層電子對數(shù)=3+1=4，確定空間構型；NF₃分子中氟原子電負性大，非金屬性強，使得氮原子上的孤電子對難于與Cu²⁺形成配位鍵．

解答 解：X、Y、Z、P、Q為周期表前四周期中原子序數(shù)依次增大的元素．X原子2p能級有兩個未成對電子，但沒有空軌道，原子核外電子排布為1s²2s²2p⁴，則X為O元素；Y原子K層的電子數(shù)與M層的電子數(shù)的乘積等于其L層的電子數(shù)，則M層電子數(shù)為4，故Y為Si；P原子的基態(tài)+2價陽離子的價電子排布為3d²，則P原子外圍電子排布式為3d²4s²，故P為Ti；Q位于第ⅠB族，則Q為Cu；Z與X同族，Z的原子序數(shù)小于Ti，故Z為S元素．
（1）X為O元素，原子核外有8個電子，則基態(tài)原子核外有8種不同運動狀態(tài)的電子，
故答案為：8；
（2）a對應的陰離子化學式為SiO₄^4-，則c中Si原子數(shù)目為6，O原子數(shù)目為6，化合價代數(shù)和為6×4+18×（-2）=-12，對應的陰離子的化學式為Si₆O₁₈^12-，
故答案為：Si₆O₁₈^12-；
（3）含氧酸H₂S₂O₇屬于二元酸，已知其結構中所有原子都達到穩(wěn)定結構，且不存在非極性鍵，不存在氧原子之間、S原子之間形成的共價鍵，故S原子與氧原子之間形成共價鍵，O原子與H原子之間形成共價鍵，且每個S提供孤對電子與2個O原子形成2個配位鍵，其結構式為，
故答案為：；
（4）晶胞中O原子數(shù)目為2+4×$\frac{1}{2}$=4，Ti原子數(shù)目為1+8×$\frac{1}{8}$=2，故晶體的化學式為TiO₂，由圖可知P的配位數(shù)為6，
故答案為：TiO₂；6；
（5）向盛有CuSO₄的溶液中加入氨水至過量，現(xiàn)象為：先形成藍色沉淀，氨水過量時，沉淀溶解，得到深藍色的透明溶液，相關反應的離子方程式為：Cu²⁺+2NH₃﹒H₂O=Cu（OH）₂↓+2NH₄⁺、Cu（OH）₂+4NH₃=[Cu（NH₃）₄]²⁺+2OH^-，
 NF₃中N原子孤電子對數(shù)=$\frac{5-1×3}{2}$=1，價層電子對數(shù)=3+1=4，故其為三角錐形，NF₃分子中氟原子電負性大，非金屬性強，有吸電子效應，使得氮原子上的孤電子對難于與Cu²⁺形成配位鍵，
故答案為：先形成藍色沉淀，氨水過量時，沉淀溶解，得到深藍色的透明溶液；Cu²⁺+2NH₃﹒H₂O=Cu（OH）₂↓+2NH₄⁺、Cu（OH）₂+4NH₃=[Cu（NH₃）₄]²⁺+2OH^-；三角錐形；NF₃分子中氟原子電負性大，非金屬性強，有吸電子效應，使得氮原子上的孤電子對難于與Cu²⁺形成配位鍵．

點評 本題是對物質結構與性質的考查，涉及核外電子排布、微粒結構、晶胞結構與計算、配合物、空間構型等，（5）中注意根據(jù)電負性判斷N原子孤對電子不易形成配位鍵．