Question

19．M、N、O、P、Q是元素周期表中原子序数依次递增的前四周期元素．M原子最外层电子数为内层电子数的3倍；N的焰色反应呈黄色；O的氢化物是一种强酸，其浓溶液可与M、Q的化合物反应生成O的单质；P是一种金属元素，其基态原子中有6个未成对电子．请回答下列问题：
（1）元素Q的名称为锰，P的基态原子价层电子排布式为3d⁵4s¹．
（2）O的氢化物的沸点比其上一周期同族元素的氢化物低，是因为HF分子间存在氢键，而HCl分子间无氢键．
（3）M、O电负性大小顺序是O＞Cl（用元素符号表示），O的最高价含氧酸根的空间构型为正四面体，其中心原子的杂化类型为sp³．
（4）M、N形成的化合物的晶胞如图所示，该晶胞的化学式为Na₂O，其中M离子的配位数为8，该晶体类型为离子晶体．
（5）该晶胞的边长为a×10^-10cm，则距离最近的M、N离子间的距离为$\frac{\sqrt{3}}{4}$×a×10^-10cm．

Answer 1

分析 M、N、O、P、Q是元素周期表中原子序数依次递增的前四周期元素．M原子最外层电子数为内层电子数的3倍，原子只能有2个电子层，最外层电子数为6，则M为氧元素；N的焰色反应呈黄色，则N为Na；O的氢化物是一种强酸，其浓溶液可与M、Q的化合物反应生成O的单质，可推知O为Cl、Q为Mn；P是一种金属元素，其基态原子中有6个未成对电子，核外电子排布为1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁵4s¹，则P为Cr，据此解答．

解答 解：M、N、O、P、Q是元素周期表中原子序数依次递增的前四周期元素．M原子最外层电子数为内层电子数的3倍，原子只能有2个电子层，最外层电子数为6，则M为氧元素；N的焰色反应呈黄色，则N为Na；O的氢化物是一种强酸，其浓溶液可与M、Q的化合物反应生成O的单质，可推知O为Cl、Q为Mn；P是一种金属元素，其基态原子中有6个未成对电子，核外电子排布为1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁵4s¹，则P为Cr，
（1）由上述分析可知，元素Q为锰，P是一种金属元素，其基态原子中有6个未成对电子，处于第四周期，核外电子排布为1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁵4s¹，价层电子排布式为3d⁵4s¹，
故答案为：锰；3d⁵4s¹；
（2）HF分子间存在氢键，而HCl分子间无氢键，故HCl的沸点比HF的低
故答案为：HF分子间存在氢键，而HCl分子间无氢键；
（3）O、Cl元素形成的氧化物中Cl元素表现正化合价，故O原子对键合电子的吸引力更强，故电负性O＞Cl，Cl的最高价含氧酸根为ClO₄^-，Cl原子孤电子对=$\frac{7+1-2×4}{2}$=0，价层电子对数为4，故其空间构型为 正四面体，其中心原子的杂化类型为sp³，
故答案为：O＞Cl；正四面体；sp³；
（4）晶胞中Na为晶胞内部，晶胞中含有8个Na原子，O原子位于顶点与面心，晶胞中含有O原子数目为8×$\frac{1}{8}$+6×$\frac{1}{2}$=4，故该晶胞的化学式为Na₂O，以晶胞中上面心M离子为研究对象，晶胞中每个M周围最近的N离子有8个，M离子配位数为8，该晶体类型为离子晶体，
故答案为：Na₂O；8；离子晶体；
（5）N离子与周围4个M离子形成正四面体结构，N、M连续处于晶胞体对角线上，NM距离为体对角线长度的$\frac{1}{4}$，晶胞的边长为a×10^-10cm，则晶胞体对角线长度为$\sqrt{3}$a×10^-10cm，则距离最近的M、N离子间的距离为$\frac{\sqrt{3}}{4}$×a×10^-10cm，
故答案为：$\frac{\sqrt{3}}{4}$×a×10^-10cm．

点评 本题是对物质结构的考查，涉及核外电子排布、电负性、分子结构、杂化轨道、晶胞结构与计算等，（3）中注意根据氧化物中化合价判断O与Cl的电负性，（5）为易错点、难点，需要学生具有一定空间想象及数学计算能力，难点中等．