Question

13．含有氧族元素的物质群体十分庞大，回答下列问题．
（1）基态¹⁸O原子中，能量最高的能级上电子运动状态共有4种，有2个未成对电子．
（2）氧、硫元素均可形成两种氢化物：H₂O、H₂O₂、H₂S、H₂S₂，其中属于V形分子的是H₂O、H₂S，H₂O₂、H₂S₂两种分子中，中心原子的杂化轨道类型是sp³杂化．
（3）氧族元素形成的简单氢化物，水分子最稳定的本质原因是H-O键的键能比其他氢化物中的键能大，沸点最高与最低的两种物质分别是水与H₂S，试解释其原因水分子间可以形成氢键而其他氢化物分子间不能形成氢键，故水的沸点最高，H₂S分子间作用力最小，故沸点最低．
（4）常温时氯化铬酰（CrO₂Cl₂）是易溶于CS₂、CCl₄的液体，则铬、氯、氧三种元素的第一电离能由大到小的顺序为O＞Cl＞Cr，CrO₂Cl₂的分子结构最可能是图1中的b．

（5）图2为某种性能良好的金属氧化物超导体的晶胞结构．
①该超导体的化学式为YBa₂Cu₃O₇．
②若该超导体的密度为ρg•cm^-3，则该晶胞的体积为$\frac{667}{ρ{N}_{A}}$cm³．

Answer 1

分析 （1）¹⁸O原子中，2p上有4个电子，核外没有运动状态相同的单子；核外电子排布是1s²2s²2p⁴，p轨道上4个电子占据三个轨道；
（2）H₂O、H₂O₂、H₂S、H₂S₂，四种分子中，硫、氧原子均形成了2个σ键、还有2个孤电子对，杂化轨道数目均为4；
（3）分子的稳定性是由键能大小决定的；由于氢化物均是分子晶体，沸点的高低是由分子间作用力大小决定的，但水分子间可以形成氢键，H₂S分子之间不能；
（4）非金属性越强，第一电离能越大；由CrO₂Cl₂的溶解性及CCl₄是非极性分子知，CrO₂Cl₂最可能是非极性分子；
（5）根据均摊法可知，在一个晶胞中含有钇原子数为1、钡原子数为2，铜原子数为8×$\frac{1}{8}$+8×$\frac{1}{4}$=3，氧原子数为8×$\frac{1}{2}$+12×$\frac{1}{4}$=7，可以确定化学式，用阿伏伽德罗常数表示出晶胞质量，再根据m=ρV可求出体积．

解答 解：（1）¹⁸O原子中，2p上有4个电子，是四种不同的运动状态；核外电子排布是1s²2s²2p⁴，p轨道上4个电子占据三个轨道，则有两个未成对电子，
故答案为：4；2；
（2）H₂O、H₂O₂、H₂S、H₂S₂，四种分子中，硫、氧原子均形成了2个σ键、还有2个孤电子对，杂化轨道数目均为4，H₂O、H₂S均是V形分子，H₂O₂、H₂S₂两种分子中，中心原子的杂化轨道类型是sp³杂化，
故答案为：H₂O、H₂S；sp³杂化；
（3）分子的稳定性是由键能大小决定的，H-O键的键能比其他氢化物中的键能大，故水最稳当，
水分子间可以形成氢键而其他氢化物分子间不能形成氢键，故水的沸点最高，H₂S分子间作用力最小，故沸点最低，
故答案为：H-O键的键能比其他氢化物中的键能大；水分子间可以形成氢键而其他氢化物分子间不能形成氢键，故水的沸点最高，H₂S分子间作用力最小，故沸点最低；
（4）非金属性越强，第一电离能越大，第一电离能由大到小的顺序为：O＞Cl＞Cr，
由CrO₂Cl₂的溶解性及CCl₄是非极性分子知，CrO₂Cl₂最可能是非极性分子，故其最可能的结构为b，
故答案为：O＞Cl＞Cr；b；
（5）①根据均摊法可知，在一个晶胞中含有钇原子数为1、钡原子数为2，铜原子数为8×$\frac{1}{8}$+8×$\frac{1}{4}$=3，氧原子数为8×$\frac{1}{2}$+12×$\frac{1}{4}$=7，故化学式为：YBa₂Cu₃O₇，
故答案为：YBa₂Cu₃O₇；
②化学式为YBa₂Cu₃O₇，摩尔质量为667 g/mol，则晶胞质量为$\frac{667}{{N}_{A}}$g，故ρg•cm^-3×V=$\frac{667}{{N}_{A}}$g，解得V=$\frac{667}{ρ{N}_{A}}$cm³，
故答案为：$\frac{667}{ρ{N}_{A}}$cm³．

点评 本题是对物质结构与性质的考查，涉及核外电子排布、杂化方式与空间构型、氢键、电离能、分子结构与性质、晶胞计算等，（4）中关键是判断分子极性问题，为易错点，（5）中晶胞中氧原子数目计算容易出错，容易认为面上的O原子处于在棱上．