Question

16． （1）X、Y、Z三种短周期元素，其中X的一种核素是最简单的原子，Y原子基态时最外层电子数是其内层电子数的2倍，Z原子基态时2p原子轨道上有3个未成对的电子．
①Y₂X₂分子中Y原子轨道的杂化类类型为sp1mol，Y₂X₂含有σ键的数目为3N_A．
②化合物ZX₃的沸点比化合物YX₄的高，其主要原因是NH₃分子间存在氢键．
③元素Y的一种氧化物与元素Z的一种氧化物互为等电子体，元素Z的这种氧化物 的分子式是N₂O．
（2）过渡金属元素铁能形成多种配合物，如：K₂[Fe（SCN）₆]、Fe（CO）_x等．
①基态Fe³⁺的M层电子排布式为3s²3p⁶3d⁵．
②配合物Fe（CO）_x的中心原子价电子数与配体提供电子数之和为18，则x=5．Fe（CO）_x晶体属于分子晶体（填晶体类型）．
（3）Na和O形成的一种只含有离子键的离子化合物的晶胞结构如图所示：
①距离一个阴离子周围最近的所有阳离子为顶点构成的几何体是立方体．
②已知该晶胞的密度为ρg•cm^-3，阿伏伽德罗常数为N，求晶胞的边长a=$\root{3}{{\frac{248}{{ρ•{N_A}}}}}$cm（用含p、N_A的计算式表示）．

Answer 1

分析 （1）X、Y、Z三种短周期元素，其中X的一种核素是最简单的原子，则X是H元素；
Y原子基态时最外层电子数是其内层电子数的2倍，为C元素；
Z原子基态时2p原子轨道上有3个未成对的电子，则Z为N元素；
①C₂H₂分子中C原子价层电子对个数是2且不含孤电子对，根据价层电子对互斥理论判断C原子轨道的杂化类类型为；一个乙炔分子中1mol含有3个σ键；
②氢键导致物质的熔沸点升高；
③原子个数相等、价电子个数相等的微粒互为等电子体；
（2）①基态Fe³⁺的M层有13个电子，3s能级有一个电子、3p能级有6个电子、3d能级有5个电子，据此书写电子排布式；
②配合物Fe（CO）_x中铁原子价电子数是8、CO中价电子数是10，配合物Fe（CO）_x的中心原子价电子数与配体提供电子数之和为18，则8+2x=18，x=5；配合物属于分子晶体；
（3）①根据图知，距离一个阴离子周围最近的所有阳离子为顶点构成的几何体是立方体；
②该晶胞中黑色小球个数是8、灰色小球个数=8×$\frac{1}{8}$+6×$\frac{1}{2}$=4，二者个数变为为8：4=2：1，该化合物中一种元素化合价为+1价、一种为-2价，O为-2价、Na为+1价，所以化学式为Na₂O，晶胞体积=$\frac{\frac{M}{{N}_{A}}×4}{ρ}$，晶胞边长=$\root{3}{V}$．

解答 解：（1）X、Y、Z三种短周期元素，其中X的一种核素是最简单的原子，则X是H元素；
Y原子基态时最外层电子数是其内层电子数的2倍，为C元素；
Z原子基态时2p原子轨道上有3个未成对的电子，则Z为N元素；
①C₂H₂分子中C原子价层电子对个数是2且不含孤电子对，根据价层电子对互斥理论知C原子轨道的杂化类类型为sp杂化；一个乙炔分子中1mol含有3个σ键，所以1mol C₂H₂含有σ键的数目为3N_A，
故答案为：sp；3N_A；
②氢键导致物质的熔沸点升高，氨气中存在氢键、四氯化碳中不含氢键，所以氨气熔沸点高于甲烷，故答案为：NH₃分子间存在氢键；
③CO₂与元素Z的一种氧化物互为等电子体，元素Z的这种氧化物的分子式是N₂O，故答案为：N₂O；
（2）①基态Fe³⁺的M层有13个电子，3s能级有一个电子、3p能级有6个电子、3d能级有5个电子，所以铁离子M层电子排布式3s²3p⁶3d⁵，故答案为：3s²3p⁶3d⁵；
②配合物Fe（CO）_x中铁原子价电子数是8、CO中价电子数是10，配合物Fe（CO）_x的中心原子价电子数与配体提供电子数之和为18，则8+2x=18，x=5；配合物属于分子晶体，该物质为分子晶体，
故答案为：5；分子晶体；
（3）①根据图知，距离一个阴离子周围最近的所有阳离子为顶点构成的几何体是立方体，故答案为：立方体；
②该晶胞中黑色小球个数是8、灰色小球个数=8×$\frac{1}{8}$+6×$\frac{1}{2}$=4，二者个数变为为8：4=2：1，该化合物中一种元素化合价为+1价、一种为-2价，O为-2价、Na为+1价，所以化学式为Na₂O，晶胞体积=$\frac{\frac{M}{{N}_{A}}×4}{ρ}$=$\frac{62×4}{ρ{N}_{A}}$cm³，晶胞边长=$\root{3}{V}$=$\root{3}{\frac{62×4}{ρ{N}_{A}}}$cm=$\root{3}{{\frac{248}{{ρ•{N_A}}}}}$cm，故答案为：$\root{3}{{\frac{248}{{ρ•{N_A}}}}}$．

点评 本题考查位置结构和性质，涉及晶胞计算、配合物、原子核外电子排布、氢键等知识点，这些都是高频考点，难点是晶胞计算，知道密度公式中各个字母含义，题目难度中等．