【化学–选修3:物质结构与性质】(15分)X、Y、Z、W四种元素原子序数依次增大且均小于36。 Z基态原子最外层电子数是其内层电子总数的3倍,Y基态原子是同周期

【化学–选修3:物质结构与性质】(15分)X、Y、Z、W四种元素原子序数依次增大且均小于36。 Z基态原子最外层电子数是其内层电子总数的3倍,Y基态原子是同周期

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【化学–选修3:物质结构与性质】(15分)
X、Y、Z、W四种元素原子序数依次增大且均小于36。 Z基态原子最外层电子数是其内层电子总数的3倍,Y基态原子是同周期元素中未成对电子数最多的原子,X分别与Y、Z元素组合均可形成10电子微粒, W基态原子有10个价电子。回答下列问题(以下问题均以推知元素符号作答):
(1)若 YX3与X2Z﹑YX2与ZX﹑Y3与Z2性质相似,请写出Mg(YX2)2在一定条件下分解的化学反应方程式
⑵已知0℃时X2Z的密度为a g/cm3,其晶胞中X2Z分子的空间排列方式与金刚石晶胞类似,相似的原因是                         。两个X2Z分子间的最近距离为 pm(用a和NA表示)。 已知X2Y的升华热是51 kJ/mol,除氢键外,X2Z分子间还存在范德华力(11 kJ/mol),则X2Z晶体中氢键的“键能”是     kJ/mol。
⑶ WZ是一种功能材料,已被广泛用于电池电极、催化剂、半导体、玻璃染色剂等方面。工业上常以W(YZ3)2·6X2Z和尿素[CO(NH2)2]为原料制备。
①W2+的基态核外电子排布式为                  ,其核外电子有      种运动状态。
②尿素分子中碳原子的杂化方式为        ,1 mol尿素分子中含有的σ键数为      
③YZ3的空间构型             
④WZ晶体的结构与NaCl相同,但天然的和绝大部分人工制备的晶体都存在各种缺陷,例如在某种WZ晶体中就存在如图所示的缺陷:一个W2+空缺,另有两个W2+被两个W3+所取代。其结果晶体仍呈电中性,但化合物中W和Z的比值却发生了变化。经测定某样品中W3+与W2+的离子数之比为6∶91。若该晶体的化学式为WxZ,则x=       

 
答案
(15分)(1)3 Mg(NH2)2==Mg3N2+4NH3↑ (2分)
(2) 水中的O和金刚石中的C都是sp3杂化,且水分子间的氢键具有方向性,每个水分子可与相邻的4个水分子形成氢键(2分)
 ×1010(2分)    20(1分)
(3)①1s22s22p63s23p63d8(2分) 26 (1分)
②sp2杂化(1分)  7NA(1分) ③平面三角(1分) ④0.97 (2分)
解析

试题分析:Z基态原子最外层电子数是其内层电子总数的3倍,根据元素原子的最外层不超过8电子的排布规律判断,Z的内层只能是2个电子,最外层为6个电子,所以Z是O元素;Y基态原子是同周期元素中未成对电子数最多的原子,则Y是第二周期元素,其最外层的p轨道最多有3个未成对电子,所以Y是N元素;X分别与Y、Z元素组合均可形成10电子微粒, 水、氨气的分子中是10电子,所以X是H元素;W基态原子有10个价电子,则W是过渡元素,价层电子排布式为3d84s2,所以W是Ni元素。根据分析
(1)Mg(YX2)2相当于Mg(OH)2,分解生成MgO和H2O,所以Mg(YX2)2分解生成Mg3N2和4NH3,化学方程式为3 Mg(NH2)2==Mg3N2+4NH3↑;
(2)0℃时H2O为固态,水中的O和金刚石中的C都是sp3杂化,且水分子间能形成氢键,氢键具有方向性,每个水分子可与相邻的4个水分子形成氢键,所以冰的空间排列方式与金刚石晶胞类似;
两个X2Z分子间的最近距离的计算与金刚石中C与C原子的最近距离的计算相同,冰晶胞中共含8个水分子,2个水分子最近的距离是四面体的中心到顶点的距离,即为晶胞棱长的,设晶胞棱长是bpm,则晶胞的密度a=8×18/NA/(b×10-10)3,b=×1010,所以两个X2Z分子间的最近距离为×1010;冰的升华热是51kJ/mol,水分子间还存在范德华力(11kJ/mol),1mol水中含有2mol氢键,升华热=范德华力+氢键,所以冰晶体中氢键的“键能”是20kJ/mol;
(3)①Ni2+核外有26个电子,所以离子的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d8;有26个电子就有26种运动状态;
②尿素分子中碳原子周围有3个σ键,无孤对电子,所以是sp2杂化;尿素分子中除碳氧是双键外其余均是单键,双键中有1个是σ键,所以1 mol尿素分子中含有的σ键数为7NA
③NO3-的价层电子对数=3+1/2(5+1-3×2)=3,所以NO3-的空间构型是平面正三角形;
④NiO中Ni的化合价为+2价,样品中W3+与W2+的离子数之比为6∶91,若该晶体的化学式为WxZ,根据晶体仍呈电中性,得6/97×x×3+91/97×x×2=2,解得x=0.97.
举一反三
J、Q、M、R、T是原子序数依次增大的短周期主族元素,J、Q、R在周期表中的相对位置如下表。已知J元素最低负化合价的绝对值与其原子最外层电子数相等;M是地壳中含量最多的金属元素。下列说法正确的是
J
 
 Q
 
 
 R
 
A.  J和氢元素形成的化合物分子中只含极性共价键
B.  R、Q两元素形成的氢化物中,R的氢化物沸点更高
C.  J、M、R、T元素最高价氧化物对应的水化物中酸性最强的是H2RO4
D.  M单质能与氢氧化钠溶液反应,其中水和氢氧化钠都是氧化剂
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(15分)【化学—选修3:物质结构与性质】
 a、b、c、d、f五种前四周期元素,原子序数依次增大;a、b、c三种元素的基态原子具有相同的能层和能级,第一电离能I1(a)<I1(c)<I1(b),且其中基态b原子的2p轨道处于半充满状态; d为周期表前四周期中电负性最小的元素;f的原子序数为29。请回答下列问题。(如需表示具体元素请用相应的元素符号)
(1)写出ac2的电子式__________;基态f原子的外围电子排布式为                  
(2)写出一种与ac2互为等电子体的物质的化学式                    
(3)b的简单氢化物的沸点比同族元素氢化物的沸点         。(填“高”或“低”)

(4)化合物M由c、d两种元素组成,其晶胞结构如甲,则M的化学式为                
(5)化合物N的部分结构如乙,N由a、b两元素组成,则硬度超过金刚石。试回答:①N的晶体类型为________________________,其硬度超过金刚石的原因是___________________。
②N晶体中a、b两元素原子的杂化方式均为___________________。
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据报道,某些建筑材料会产生放射性同位素氡,从而对人体产生危害。该同位素原子的中子数和质子数之差为                                                        
A.136B.50C.86D.222

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短周期元素 X 和 Y 可以形成 XY4型化合物, 若 X 的原子序数为 m , Y 的原子序数为 n , 则 m 和n 的相互关系不可能为       
A.m – 13 = nB.n + 5 = mC.m + 8 = nD.n – 11 =" m"

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核电荷数小于l8的某元素X,其原子的电子层数为n,最外层电子数为(2n+1),原子核内质子数为(2n2-1)。下列关于元素X的说法中,不正确的是
A.其最高化合价为+3B.可以形成化学式为KXO3的盐
C.其氢化物可以用来做喷泉实验D.其最高价氧化物的水化物是强酸

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