Question

4．A、B、C、D为原子序数依次增大的四种元索，A^2-和B⁺具有相同的电子构型；C、D为同周期元素，C核外电子总数是最外层电子数的3倍；D元素最外层有一个未成对电子．回答下列问题：
（1）四种元素中电负性最大的是O（填元素符号）；实验测定HF气体的相对分子质量时比用化学式计算出来的大些，原因是：HF分子中存在着因氢键而形成的“缔合”分子．
（2）检验B元素的方法是焰色反应，请用原子结构的知识解释产生此现象的原因：电子从能量较高的激发态跃迁到能量较低的激发态乃至基态时，以光
的形式释放能量．
（3）C和D反应可生成组成比为1：3的化合物E，E的立体构型为三角锥形，中心原子的杂化轨道类型为sp³．
（4）A和B能够形成化合物F，其晶胞结构如图所示，晶胞参数，边长a=0.566nm，F的化学式为Na₂O：晶胞中A原子的配位数为8；计算晶体F的密度2.27g•cm^-3（g•cm^-3）．（精确到0.01）

Answer 1

分析 A、B、C、D为原子序数依次增大的四种元素，C、D为同周期元素，C核外电子总数是最外层电子数的3倍，则C为P元素；D元素最外层有一个未成对电子，D为Cl元素；A^2-和B⁺具有相同的电子构型，则A为O元素、B为Na元素．
（1）四种元素电负性最大的为O元素，HF分子中存在着因氢键而形成的“缔合”分子；
（2）B为Na元素，检验方法为焰色反应，由于电子从能量较高的激发态跃迁到能量较低的激发态乃至基态时，以光的形式释放能量，呈现出不同的颜色；
（3）C和D反应可生成化合物为PCl₃，为sp³杂化，根据价层电子对数和孤对电子对数判断构型；
（4）A和B能够形成化合物F为离子化合物，阴离子位于晶胞的定点和面心，阳离子位于晶胞的体心，则Na的个数为8，O的个数为8×$\frac{1}{8}$+6×$\frac{1}{2}$=4，
N（Na）：N（O）=2：1，则形成的化合物为Na₂O，计算质量和体积，可计算密度．

解答 解：A、B、C、D为原子序数依次增大的四种元素，C、D为同周期元素，C核外电子总数是最外层电子数的3倍，则C为P元素；D元素最外层有一个未成对电子，D为Cl元素；A^2-和B⁺具有相同的电子构型，则A为O元素、B为Na元素．
（1）四种元素分别为O、Na、O、Cl，电负性最大的为O元素，HF分子中存在着因氢键而形成的“缔合”分子，使其相对分子质量偏大，
故答案为：O；HF分子中存在着因氢键而形成的“缔合”分子；
（2）B为Na元素，检验方法为焰色反应，由于电子从能量较高的激发态跃迁到能量较低的激发态乃至基态时，以光的形式释放能量，呈现出不同的颜色，
故答案为：焰色反应；电子从能量较高的激发态跃迁到能量较低的激发态乃至基态时，以光的形式释放能量；
（3）C和D反应可生成组成比为1：3的化合物为PCl₃，P形成3个δ键，孤电子对数为$\frac{5-3×1}{2}$=1，则为sp³杂化，立体构型为为三角锥形，
故答案为：三角锥形；sp³；
（4）A和B能够形成化合物F为离子化合物，阴离子位于晶胞的顶点和面心，阳离子位于晶胞的体心，则Na的个数为8，O的个数为8×$\frac{1}{8}$+6×$\frac{1}{2}$=4，
N（Na）：N（O）=2：1，则形成的化合物为Na₂O，晶胞中O位于顶点，Na位于体心，每个晶胞中有1个Na与O的距离最近，每个定点为8个晶胞共有，则晶胞中O原子的配位数为8，晶胞的质量为$\frac{4×62}{6.02×1{0}^{23}}$g，晶胞的体积为（0.566×10^-7）cm³，则晶体F的密度为$\frac{4×62}{（0.566×1{0}^{-7}）×6.02×1{0}^{23}}$g•cm^-3=2.27 g•cm^-3，
故答案为：Na₂O；8；2.27g•cm^-3．

点评 本题考查物质结构和性质，为高频考点，侧重考查学生空间想象能力、知识运用能力，涉及晶胞计算、原子结构等知识点，采用均摊法、价层电子对互斥理论等理论分析解答，难点是晶胞计算，题目难度中等．