Question

6．原子序數(shù)小于36的X、Y、Z、W四種元素，其中X是半徑最小的元素，Y原子基態(tài)時最外層電子數(shù)是其內(nèi)層電子總數(shù)的2倍，Z原子基態(tài)時2p原子軌道上有3個未成對的電子，W原子4s原子軌道上有1個電子，M能層為全充滿的飽和結(jié)構(gòu)．回答下列問題：
（1）W基態(tài)原子的價電子排布式3d¹⁰4s¹ ；Y₂X₂分子中Y原子軌道的雜化類型為sp．
（2）化合物ZX₃的沸點比化合物YX₄的高，其主要原因是NH₃分子間存在氫鍵．
（3）元素Y的一種氧化物與元素Z的一種氧化物互為等電子體，元素Z的這種氧化物的分子式是N₂O．Y₆₀用做比金屬及其合金更為有效的新型吸氫材料，其分子結(jié)構(gòu)為球形32面體，它是由60個Y原子以20個六元環(huán)和12個五元環(huán)連接而成的具有30個Y=Y鍵的足球狀空心對稱分子．則該分子中σ鍵和π鍵的個數(shù)比3：1；36gY₆₀最多可以吸收標(biāo)準(zhǔn)狀況下的氫氣33.6L．
（4）元素W的一種氯化物晶體的晶胞結(jié)構(gòu)如右圖所示，該氯化物的化學(xué)式是CuCl，該晶體中W的配位數(shù)為4．它可與濃鹽酸發(fā)生非氧化還原反應(yīng)，生成配合物H_nWCl₃，反應(yīng)的化學(xué)方程式為CuCl+2HCl═H₂CuCl₃．

Answer 1

分析 原子序數(shù)小于36的X、Y、Z、W四種元素，其中X是半徑最小的元素，則X為H元素；Y原子基態(tài)時最外層電子數(shù)是其內(nèi)層電子總數(shù)的2倍，最外層電子數(shù)不超過8，原子只能有2個電子層，最外層電子數(shù)為4，故Y為C元素；Z原子基態(tài)時2p原子軌道上有3個未成對電子，原子核外電子排布為1s²2s²2p⁶，則Z為N元素；W原子4s原子軌道上有1個電子，M能層為全充滿的飽和結(jié)構(gòu)，原子核外電子數(shù)為2+8+18+1=29，故W為Cu．
（1）W為Cu，處于的第四周期IB族；C₂H₂分子結(jié)構(gòu)簡式為H-C≡C-H；碳原子雜化軌道數(shù)目俄日2；
（2）NH₃分子之間形成氫鍵，沸點比化合物CH₄的高；
（3）原子數(shù)目相等、價電子總數(shù)也相等的微�；�為等電子體；
每個碳原子周圍有一個碳碳雙鍵和兩個碳碳單鍵，均為兩個碳原子共用，所以每個碳實際占有的碳碳雙鍵數(shù)為0.5，而每個雙鍵中有1個σ鍵、1個π鍵；
計算36g C₆₀的物質(zhì)的量，結(jié)合分子含有30個C=C雙鍵計算吸收氫氣的體積；
（4）晶胞中黑色球數(shù)目為4，白色球數(shù)目為8×$\frac{1}{8}$+6×$\frac{1}{2}$=4，故Cu、Cl原子數(shù)目之比為1：1，可以確定化學(xué)式，Cu與Cl原子配位數(shù)相等；該氯化物與濃鹽酸發(fā)生非氧化還原反應(yīng)，生成配合物H_nCuCl₃，根據(jù)化合價代數(shù)和為0可知n=1，進而書寫反應(yīng)方程式．

解答 解：原子序數(shù)小于36的X、Y、Z、W四種元素，其中X是半徑最小的元素，則X為H元素；Y原子基態(tài)時最外層電子數(shù)是其內(nèi)層電子總數(shù)的2倍，最外層電子數(shù)不超過8，原子只能有2個電子層，最外層電子數(shù)為4，故Y為C元素；Z原子基態(tài)時2p原子軌道上有3個未成對電子，原子核外電子排布為1s²2s²2p⁶，則Z為N元素；W原子4s原子軌道上有1個電子，M能層為全充滿的飽和結(jié)構(gòu)，原子核外電子數(shù)為2+8+18+1=29，故W為Cu．
（1）W為Cu，原子核外電子數(shù)為29，處于的第四周期IB族，基態(tài)原子的價電子排布式為：3d¹⁰4s¹ ，C₂H₂分子結(jié)構(gòu)簡式為H-C≡C-H，C原子形成2個σ鍵，沒有孤對電子，雜化軌道數(shù)目為2，碳原子采取sp雜化，
故答案為：3d¹⁰4s¹ ；sp；
（2）NH₃分子之間形成氫鍵，沸點比化合物CH₄的高，
故答案為：NH₃分子間存在氫鍵；
（3）元素碳的一種氧化物與元素氮的一種氧化物互為等電子體，為CO₂與N₂O，元素Z的這種氧化物的分子式是 N₂O，
C₆₀分子結(jié)構(gòu)為球形32面體，它是由60個Y原子以20個六元環(huán)和12個五元環(huán)連接而成的具有30個C=C鍵的足球狀空心對稱分子，每個碳原子周圍有一個碳碳雙鍵和兩個碳碳單鍵，均為兩個碳原子共用，所以每個碳實際占有的碳碳雙鍵數(shù)為0.5，而每個雙鍵中有1個σ鍵、1個π鍵，故該分子中σ鍵和π鍵的個數(shù)比3：1，36g C₆₀的物質(zhì)的量為$\frac{36g}{720g/mol}$=0.05mol，含有碳碳雙鍵為0.05mol×30=1.5mol，最多可以吸收標(biāo)準(zhǔn)狀況下的氫氣為1.5mol×22.4L/mol=33.6L．
故答案為：N₂O；3：1；33.6；
（4）晶胞中黑色球數(shù)目為4，白色球數(shù)目為8×$\frac{1}{8}$+6×$\frac{1}{2}$=4，故Cu、Cl原子數(shù)目之比為1：1，則該氯化物的化學(xué)式是CuCl，黑色球配位數(shù)為4，則白色球配位數(shù)也是4，故該晶體中Cu的配位數(shù)為4，它可與濃鹽酸發(fā)生非氧化還原反應(yīng)，生成配合物H_nCuCl₃，根據(jù)化合價代數(shù)和為0可知n=1，反應(yīng)的化學(xué)方程式為：CuCl+2HCl═H₂CuCl₃，
故答案為：CuCl；4；CuCl+2HCl═H₂CuCl₃．

點評 本題以元素推斷為載體，綜合考查物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)，涉及核外電子排布規(guī)律、雜化軌道、氫鍵、等電子體、晶胞結(jié)構(gòu)與計算等，注意利用均攤法進行晶胞計算，需要學(xué)生具備扎實的基礎(chǔ)與綜合運用能力．