Question

11．已知 X、Y、Z、M、R五种元素中，原子序数依次增大，其结构或性质信息如下表．请根据信息回答有关问题：

元素	结构或性质信息
X	原子的L层上s电子数等于p电子数．
Y	原子核外的L层有3个未成对电子．
Z	在元素周期表的各元素中电负性仅小于氟．
M	单质常温、常压下是气体，原子的M层上有1个未成对的p电子．
R	第四周期过渡元素，其价电子层各能级处于半充满状态

（1）元素M的原子核外有5种不同能级的电子．
（2）五种元素中第一电离能最高的是     （写元素符号，下同），电负性最小的是Cr
（3）在X₂M₄中，σ键与π键数目之比为5：1，XZ₂ 与Y₂Z互为等电子体，但Y₂Z为极性分子，试写出Y₂Z的结构式N=N=O，在M₂Z中Z原子的杂化方式为sp³，其分子的空间构型为V型
（4）R的一种配合物的化学式为RCl₃•6H₂O．已知0.01molRCl₃•6H₂O在水溶液中用过量硝酸银溶液处理，产生0.02mol AgCl沉淀．此配合物最可能是B（填序号）．
A．[R（H₂O）₆]Cl₃
B．[R（H₂O）₅Cl]Cl₂•H₂O
C．[R（H₂O）₄Cl₂]Cl•2H₂O  
D．[R（H₂O）₃Cl₃]•3H₂O．

Answer 1

分析 已知  X、Y、Z、M、R五种元素中，原子序数X＜Y＜Z＜M＜R，
X元素原子原子的L层上s电子数等于p电子数，核外电子排布为1s²2s²2p²，则X为C元素；
Y元素原子核外的L层有3个未成对电子，核外电子排布为1s²2s²2p³，则Y为N元素；
Z元素在元素周期表的各元素中电负性仅小于氟，则Z为O元素；
M元素单质常温、常压下是气体，原子的M层上有1个未成对的p电子，原子核外电子排布为1s²2s²2p⁶3s²3p⁵，则M为Cl；
第四周期过渡元素，其价电子层各能级处于半充满状态，应为Cr元素，价层电子排布式为3d⁵4s¹，以此解答该题．
（1）M为Cl，原子核外电子排布为1s²2s²2p⁶3s²3p⁵共有17种不同运动状态的电子，有5种不同能级的电子；
（2）同一主族元素的第一电离能随着原子序数的增大而减小，同一周期元素的第一电离能随着原子序数的增大而增大，注意同一周期的第ⅡA元素的第一电离能大于第ⅢA族的，第ⅤA族的大于第ⅥA族的；同周期自左而右电负性增大，同主族自上而下电负性减小，据此解答；
（3）依据C₂Cl₄分子结构可以分析σ键与π键数目之比；依据等电子体结构相似的原则可以推出N₂O的结构；根据中心原子价层电子数可以推出杂化类型，进而确定空间构型；
（4）Cr的最高化合价为+6，氯化铬（CrCl₃•6H₂O）和氯化银的物质的量之比是1：2，根据氯离子守恒知，则CrCl₃•6H₂O化学式中含有2个氯离子为外界离子，剩余的1个氯离子是配原子，据此分析．

解答 解：已知  X、Y、Z、M、R五种元素中，原子序数X＜Y＜Z＜M＜R，
X元素原子原子的L层上s电子数等于p电子数，核外电子排布为1s²2s²2p²，则X为C元素；
Y元素原子核外的L层有3个未成对电子，核外电子排布为1s²2s²2p³，则Y为N元素；
Z元素在元素周期表的各元素中电负性仅小于氟，则Z为O元素；
M元素单质常温、常压下是气体，原子的M层上有1个未成对的p电子，原子核外电子排布为1s²2s²2p⁶3s²3p⁵，则M为Cl；
第四周期过渡元素，其价电子层各能级处于半充满状态，应为Cr元素，价层电子排布式为3d⁵4s¹，
（1）M为Cl，原子核外电子排布为1s²2s²2p⁶3s²3p⁵共有17种不同运动状态的电子，有5种不同能级的电子，
故答案为：5；
（2）同一主族元素的第一电离能随着原子序数的增大而减小，同一周期元素的第一电离能随着原子序数的增大而增大，注意同一周期的第ⅡA元素的第一电离能大于第ⅢA族的，第ⅤA族的大于第ⅥA族的，由于N原子的2p能级电子为半充满，为较稳定的结构，则N的第一电能较大；同周期自左而右电负性增大，同主族自上而下电负性减小，所以电负性最小的为Cr元素，据此解答故答案为：N；Cr；
（3）C₂Cl₄分子结构为，根据结构可知σ键数目为5、π键数目为1，σ键与π键数目之比为5：1；根据题意知CO₂和N₂O互为等电子体，已知CO₂结构为O=C=O，根据等电子体结构相似可以写出N₂O结构为N=N=O；Cl₂O中心氧原子有6个价电子，两个Cl分别提供一个电子，所以中心原子价电子对数=$\frac{6+2}{2}$=4，中心O原子杂化为sp³杂化；空间构型为V型；故答案为：5：1，N=N=O，sp³，V型；
（4）Cr的最高化合价为+6，氯化铬（CrCl₃•6H₂O）和氯化银的物质的量之比是1：2，根据氯离子守恒知，则CrCl₃•6H₂O化学式中含有2个氯离子为外界离子，剩余的1个氯离子是配原子，所以氯化铬（CrCl₃•6H₂O）的化学式可能为[Cr（H₂O）₅Cl]Cl₂•H₂O，
故答案为：B．

点评 本题考查结构性质位置关系应用，涉及核外电子排布、电负性、配合物、元素化合物性质等知识，为高考常见题型，难度中等，明确元素种类是关键，（3）中注意配合物中外界离子与配体性质区别．