Question

[化學--選修3：物質結構與性質]X、Y、Z、W是元素周期表中前四周期中的四種元素，其中X的原子中不存在中子，Y原于的最外層電子數是其內層電子數的2倍，Z原子基態時2p原子軌道上有3個未成對的電子，W的原子序數為29．請回答下列問題：
（1）寫出Y原子基態時的價電子排布式：

 

．
（2）X和Y可以形成Y₂X₄分子，1個Y₂X₄分子中含有σ鍵的數目為

 

，其中Y原子的雜化軌道類型為

 

．
（3）元素Y的一種氧化物與元素2的一種氧化物互為等電子體，則元素Z的這種氧化物的分子式是

 

．
（4）圖1表示某種含Z有機化合物的結構，其分子內4個Z原子分別位于正四面體的4個頂點（見圖2），分子內存在空腔，能嵌入某離子或分子并形成4個氫鍵予以識別．下列分子或離子中，能被該有機化合物識別的是

 

（填標號）．
A．CF₄ B．CH₄ C．NH

+ 4

D．H₂O
（5）元素W的一種氯化物晶體的晶胞結構如圖3所示，該氯化物的化學式是

 

．已知其晶胞邊長為a nm，則其晶體密度為

 

g?cm^-3（列出算式即可）．該氯化物可與濃鹽酸發生非氧化還原反應，生成配合物H_nWCl₃，則反應的化學方程式為

 

．
（6）元素金（Au）與W形成的一種合金晶體具有立方最密堆積的結構，在晶胞中W原子處于面心，Au原子處于頂點位置．該晶體中原子之間的作用力是

 

；該晶體具有儲氫功能，氫原子可進入到由W原子與Au原子構成的四面體空隙中．若將W原子與Au原子等同看待，該晶體儲氫后的晶胞結構與CaF₂的結構圖4相似，該晶體儲氫后的化學式應為

 

．

Answer 1

分析：X、Y、Z、W是元素周期表中前四周期中的四種元素，其中X的原子中不存在中子，則X為H元素；Y原于的最外層電子數是其內層電子數的2倍，最外層電子數不能超過8個，內層為K層，則Y是C元素；Z原子基態時2p原子軌道上有3個未成對的電子，則Z是N元素；W的原子序數為29，則W是Cu元素，結合元素、物質的結構和性質分析解答．

解答：解：X、Y、Z、W是元素周期表中前四周期中的四種元素，其中X的原子中不存在中子，則X為H元素；Y原于的最外層電子數是其內層電子數的2倍，最外層電子數不能超過8個，內層為K層，則Y是C元素；Z原子基態時2p原子軌道上有3個未成對的電子，則Z是N元素；W的原子序數為29，則W是Cu元素，
（1）Y是C元素，其最外層電子就是其價電子，2s能級上有2個電子，2p能級上有2個電子，所以其價電子排布式為2s²2p²，故答案為：2s²2p²；
（2）X和Y可以形成Y₂X₄分子是乙烯分子，乙烯的結構簡式為CH₂=CH₂，一個乙烯分子中含有5個σ鍵，每個碳原子含有3個σ鍵且不含孤電子對，所以C原子的雜化軌道類型為sp²，
故答案為：5；sp²；
（3）元素C的一種氧化物與元素N的一種氧化物互為等電子體，則這兩種化合物分別是CO₂、N₂O，則元素Z的這種氧化物的分子式是 N₂O，故答案為：N₂O；
（4）形成氫鍵的條件：一是要有H原子，二是要電負性比較強，半徑比較小的原子比如F、O、N等構成的分子間形成的特殊的分子間作用力，符合這樣的選項就是C和D，但題中要求形成4個氫鍵，氫鍵具有飽和性，故選C；
（5）白色小球個數=8×

1

8

+6×

1

2

=4，黑色小球個數=4，所以其化學式為CuCl；
晶胞體積V=（a×10^-7）³cm³，ρ=

m

V

=

99.5 NA ×4

(a×10-7)3

g?cm^-3=

4×99.5

(a×10-7)3NA

g?cm^-3，
CuCl和濃鹽酸發生非氧化還原反應，生成配合物H_nCuCl₃，根據化合物中化合價的代數和為0知，n=2，
所以該反應方程式為CuCl+2HCl═H₂CuCl₃（或CuCl+2HCl═H₂[CuCl₃]，
故答案為：CuCl；

4×99.5

(a×10-7)3NA

；CuCl+2HCl═H₂CuCl₃（或CuCl+2HCl═H₂[CuCl₃]；
（6）合金中原子之間存在金屬鍵，Cu原子處于面心，Au原子處于頂點位置，該晶胞中Cu原子個數=6×

1

2

=3，Au原子個數=8×

1

8

=1，根據圖知，黑色小球相當于H原子，為8個，所以晶體儲氫后的化學式應為H₈AuCu₃，
故答案為：金屬鍵；H₈AuCu₃．

點評：本題考查了晶胞的計算、化學式的確定、等電子體等知識點，這些都是學習重點和難點，會利用均攤法確定化學式，會根據密度公式計算晶胞，難度中等．