Question

12．原子序数小于36的X、Y、Z、W四种元素，其中X是宇宙中含量最多的元素，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，W的+1价阳离子的核外有3个电子层且各层均充满．
回答下列问题：
（1）W⁺的价电子排布式为3d¹⁰．
（2）Y₂X₂分子中Y原子轨道的杂化类型为sp杂化，1mol Y₂X₂含有σ键的数目为3×6.02×10²³．
（3）化合物ZX₃的沸点比化合物YX₄的高，其主要原因是NH₃分子之间形成氢键．
（4）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．
（5）元素W的一种氯化物晶体的晶胞结构如图所示，该氯化物的化学式是CuCl，它可与浓盐酸发生非氧化还原反应，生成配合物H₂WCl₃，反应的化学方程式为CuCl+2HCl=H₂CuCl₃．在晶胞中最近的2个原子距离是apm，晶胞的密度是$\frac{298.5\sqrt{3}}{16{a}^{3}{N}_{A}×1{0}^{-30}}$g•cm^-3（只要求列算式，不必计算出数值，阿伏伽德罗常数为N_A）．

Answer 1

分析 原子序数小于36的X、Y、Z、W四种元素，其中X是宇宙中含量最多的元素，则X为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，最外层电子数不超过8，所以内层电子数只能是2，最外层电子数为4，则Y是C元素；Z原子基态时2p原子轨道上有3个未成对电子，则X原子核外电子排布为1s²2s²2p⁶，则Z为N元素；W的+1价阳离子的核外有3个电子层且各层均充满，原子核外电子数为2+8+18+1=29，故W为Cu．

解答 解：原子序数小于36的X、Y、Z、W四种元素，其中X是宇宙中含量最多的元素，则X为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，最外层电子数不超过8，所以内层电子数只能是2，最外层电子数为4，则Y是C元素；Z原子基态时2p原子轨道上有3个未成对电子，则X原子核外电子排布为1s²2s²2p⁶，则Z为N元素；W的+1价阳离子的核外有3个电子层且各层均充满，原子核外电子数为2+8+18+1=29，故W为Cu．
（1）Cu⁺的价电子排布式为：3d¹⁰，
故答案为：3d¹⁰；
（2）C₂H₂分子结构式为H-C≡C-H，C原子没有孤对电子，形成2个σ键，杂化轨道数目为2，C原子杂化轨道的杂化类型为sp杂化，1mol C₂H₂含有σ键的数目为3×6.02×10²³个，
故答案为：sp杂化；3×6.02×10²³；
（3）化合物NH₃分子之间形成氢键，而CH₄分子不能，故氨气沸点较高，
故答案为：NH₃分子之间形成氢键；
（4）等电子体含有相同原子数目与价电子总数，元素碳的一种氧化物与元素氮的一种氧化物互为等电子体，为CO₂与N₂O，
故答案为：N₂O；
（5）晶胞中黑色球数目为4，白色球数目为8×$\frac{1}{8}$+6×$\frac{1}{2}$=4，故该氯化物的化学式是CuCl，它可与浓盐酸发生非氧化还原反应，生成配合物H₂CuCl₃，反应的化学方程式为：CuCl+2HCl=H₂CuCl₃，
晶胞中黑色球与周围的4个白色球形成正四面体结构，在晶胞中最近的2个原子距离是apm，则晶胞体对角线长度为4a pm，则晶胞棱长为$\frac{4a}{\sqrt{3}}$pm，晶胞质量为4×$\frac{99.5}{{N}_{A}}$g，晶胞的密度是4×$\frac{99.5}{{N}_{A}}$g÷（$\frac{4a}{\sqrt{3}}$×10^-10 cm）³=$\frac{298.5\sqrt{3}}{16{a}^{3}{N}_{A}×1{0}^{-30}}$g•cm^-3，
故答案为：CuCl；CuCl+2HCl=H₂CuCl₃；$\frac{298.5\sqrt{3}}{16{a}^{3}{N}_{A}×1{0}^{-30}}$．

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、化学键、氢键、等电子体、晶胞计算等，（5）中关键是计算晶胞棱长，为难点、易错点，需要学生具备一定的数学计算能力，掌握均摊法进行晶胞有关计算．