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(2013?辽宁一模)[化学--选修3物质结构与性质]
已知R、W、X、Y、Z是周期表中前四凰期元素,它们的原子序数依次递增.R的基态原子中占据哑铃形原子轨道的电子数为1;W的氢化物的沸点比同族其它元素氢化物的沸点高;X2+与W2-具有相同的电子层结构;Y元素原子的3p能级处于半充满状态;Z+的电子层都充满电子.请回答下列问题:
(1)写出Z的基态原子的外围电子排布式
3d104s1
3d104s1

(2)R的某种钠盐晶体,其阴离子Am-(含R、W、氢三种元素)的球棍模型如图所示:在Am-中,R原子轨道杂化类型有
SP2、SP3
SP2、SP3
;m=
2
2
.(填数字)
(3)经X射线探明,X与W形成化合物的晶体结构与NaCl的晶体结构相似,X2+的配位原子所构成的立体几何构型为
正八面体
正八面体

(4)往Z的硫酸盐溶液中加入过量氨水,可生成[Z(NH34]SO4,下列说法正确的是
AD
AD

A.[Z(NH34]SO4中所含的化学键有离子键、极性键和配位键
B.在[Z(NH34]SO4中Z2+给出孤对电子,NH3提供空轨道
C.[Z(NH34]SO4组成元素中第一电离能最大的是氧元素
D.SO42-与PO43-互为等电子体,空间构型均为四面体
(5)固体YCl5的结构实际上是Ycl4+和YCl6-构成的离子晶体,其晶体结构与CsCl相似.若晶胞边长为apm,则晶胞的密度为
417×1030
a3NA
417×1030
a3NA
g?cm-3
分析:R、W、X、Y、Z是周期表中前四周期元素,它们的原子序数依次递增.R的基态原子中占据哑铃形原子轨道的电子数为1,及p能级只有1个电子,R原子核外电子排布为1s22s22p1,故R为硼元素;Y元素原子的3p能级处于半充满状态,Y原子的核外电子排布为1s22s22p63s23p3,故Y为磷元素;W的氢化物的沸点比同族其它元素氢化物的沸点高,考虑氢键的存在,且X2+与W2-具有相同的电子层结构,故X处于第三周期、W处于第二周期,故X为Mg元素、W为氧元素;Z+的电子层都充满电子,各层电子数为2、8、18,故Z原子核外电子数为2+8+18+1=29,故Z为Cu元素,据此解答.
解答:解:R、W、X、Y、Z是周期表中前四周期元素,它们的原子序数依次递增.R的基态原子中占据哑铃形原子轨道的电子数为1,及p能级只有1个电子,R原子核外电子排布为1s22s22p1,故R为硼元素;Y元素原子的3p能级处于半充满状态,Y原子的核外电子排布为1s22s22p63s23p3,故Y为磷元素;W的氢化物的沸点比同族其它元素氢化物的沸点高,考虑氢键的存在,且X2+与W2-具有相同的电子层结构,故X处于第三周期、W处于第二周期,故X为Mg元素、W为氧元素;Z+的电子层都充满电子,各层电子数为2、8、18,故Z原子核外电子数为2+8+18+1=29,故Z为Cu元素,
(1)Z为Cu元素,原子核外电子数为29,原子核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s1,Cu的基态原子的外围电子排布式为3d104s1
故答案为:3d104s1
(2)H原子成1个键,O原子成2个键,B原子一般是形成3个键,B形成4个键,其中1个键很可能就是配位键,则成3个键的B原子为SP2杂化,成4个键的B为SP3杂化;
观察模型,可知Am-是(H4B4O9m-,依据化合价H为+1,B为+3,O为-2,可得m=2,
故答案为:SP2、SP3;2;
(3)经X射线探明,Mg与O形成化合物的晶体结构与NaCl的晶体结构相似,Mg2+的周围有6个O原子,为如图结构,故配位原子所构成的立体几何构型为正八面体,
故答案为:正八面体;
(4)A.[Z(NH34]SO4中,内界离子[Cu(NH34]2+与外界离子SO42形成离子键,Cu2+与NH3形成配位键,NH3中N原子与H原子之间形成极性键,故A正确;
B.在[Z(NH34]SO4中Z2+提供空轨道,NH3给出孤对电子,故B错误;
C.[Z(NH34]SO4组成元素中第一电离能最大的是N元素,故C错误;
D.SO42-与PO43-互为等电子体,价层电子总数相同,空间结构相同,SO42-中S原子成4个σ键,孤对电子对数为
6+2-4×2
2
=0,价层电子对为4,为正四面体,故D正确;
故答案为:AD;
(5)固体PCl5的结构实际上是PCl4+和PCl6-构成的离子晶体,其晶体结构与CsCl相似,则晶胞的组成为P2Cl10,晶胞中相当于含有2个PCl5,若晶胞边长为apm,则晶胞的密度为
208.5g/mol
NAmol-1
×2
(a×10-10cm)3
=
417×1030
a3NA
g?cm-3
故答案为:
417×1030
a3NA
点评:本题考查核外电子排布规律、配合物、杂化轨道、晶胞结构与计算等,难度较大,(3)(5)为易错点、难点,需要学生识记常见晶体的晶胞结构.
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