Question

[化學(xué)--選修3：物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)]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(shù)是其內(nèi)層電子數(shù)的2倍，Z原子基態(tài)時(shí)2p原子軌道上有3個(gè)未成對(duì)的電子，W的原子序數(shù)為29．請(qǐng)回答下列問題：
（1）寫出Y原子基態(tài)時(shí)的價(jià)電子排布式：

 

．
（2）X和Y可以形成Y₂X₄分子，1個(gè)Y₂X₄分子中含有σ鍵的數(shù)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(jī)化合物的結(jié)構(gòu)，其分子內(nèi)4個(gè)Z原子分別位于正四面體的4個(gè)頂點(diǎn)（見圖2），分子內(nèi)存在空腔，能嵌入某離子或分子并形成4個(gè)氫鍵予以識(shí)別．下列分子或離子中，能被該有機(jī)化合物識(shí)別的是

 

（填標(biāo)號(hào)）．
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(jié)構(gòu)如圖3所示，該氯化物的化學(xué)式是

 

．已知其晶胞邊長(zhǎng)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(fā)生非氧化還原反應(yīng)，生成配合物H_nWCl₃，則反應(yīng)的化學(xué)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(jié)構(gòu)，在晶胞中W原子處于面心，Au原子處于頂點(diǎn)位置．該晶體中原子之間的作用力是

 

；該晶體具有儲(chǔ)氫功能，氫原子可進(jìn)入到由W原子與Au原子構(gòu)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(chǔ)氫后的晶胞結(jié)構(gòu)與CaF₂的結(jié)構(gòu)圖4相似，該晶體儲(chǔ)氫后的化學(xué)式應(yīng)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(shù)是其內(nèi)層電子數(shù)的2倍，最外層電子數(shù)不能超過8個(gè)，內(nèi)層為K層，則Y是C元素；Z原子基態(tài)時(shí)2p原子軌道上有3個(gè)未成對(duì)的電子，則Z是N元素；W的原子序數(shù)為29，則W是Cu元素，結(jié)合元素、物質(zhì)的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)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(shù)是其內(nèi)層電子數(shù)的2倍，最外層電子數(shù)不能超過8個(gè)，內(nèi)層為K層，則Y是C元素；Z原子基態(tài)時(shí)2p原子軌道上有3個(gè)未成對(duì)的電子，則Z是N元素；W的原子序數(shù)為29，則W是Cu元素，
（1）Y是C元素，其最外層電子就是其價(jià)電子，2s能級(jí)上有2個(gè)電子，2p能級(jí)上有2個(gè)電子，所以其價(jià)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(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式為CH₂=CH₂，一個(gè)乙烯分子中含有5個(gè)σ鍵，每個(gè)碳原子含有3個(gè)σ鍵且不含孤電子對(duì)，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(fù)性比較強(qiáng)，半徑比較小的原子比如F、O、N等構(gòu)成的分子間形成的特殊的分子間作用力，符合這樣的選項(xiàng)就是C和D，但題中要求形成4個(gè)氫鍵，氫鍵具有飽和性，故選C；
（5）白色小球個(gè)數(shù)=8×

1

8

+6×

1

2

=4，黑色小球個(gè)數(shù)=4，所以其化學(xué)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(fā)生非氧化還原反應(yīng)，生成配合物H_nCuCl₃，根據(jù)化合物中化合價(jià)的代數(shù)和為0知，n=2，
所以該反應(yīng)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(diǎn)位置，該晶胞中Cu原子個(gè)數(shù)=6×

1

2

=3，Au原子個(gè)數(shù)=8×

1

8

=1，根據(jù)圖知，黑色小球相當(dāng)于H原子，為8個(gè)，所以晶體儲(chǔ)氫后的化學(xué)式應(yīng)為H₈AuCu₃，
故答案為：金屬鍵；H₈AuCu₃．

點(diǎn)評(píng)：本題考查了晶胞的計(jì)算、化學(xué)式的確定、等電子體等知識(shí)點(diǎn)，這些都是學(xué)習(xí)重點(diǎn)和難點(diǎn)，會(huì)利用均攤法確定化學(xué)式，會(huì)根據(jù)密度公式計(jì)算晶胞，難度中等．