Question

【題目】X、Y、Z、R為前四周期原子序數(shù)依次增大的元素。X原子有3個能級，且每個能級上的電子數(shù)相等；Z原子的不成對電子數(shù)在同周期中最多,且Z的氣態(tài)氫化物在同主族元素的氫化物中沸點(diǎn)最低；X、Y、R三元素在周期表中同族。

（1）R元素基態(tài)原子的價層電子排布式為_____________________________。

（2）下圖表示X、Y、Z的四級電離能變化趨勢，其中表示Y的曲線是_________（填標(biāo)號）。

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（3）化合物（XH2＝X＝O）分子中X原子雜化軌道類型分別是_____________，1mol (X2H5O)3Z＝O分子中含有的σ鍵與π鍵的數(shù)目比為_______________。

（4）Z與氯氣反應(yīng)可生成一種各原子均滿足8電子穩(wěn)定結(jié)構(gòu)的化合物，其分子的空間構(gòu)型為________________。

（5）某R的氧化物立方晶胞結(jié)構(gòu)如圖所示，該物質(zhì)的化學(xué)式為____________。(用元素符號表示)，已知該晶體密度為ρg/cm3，距離最近的原子間距離為dpm,則R的相對原子質(zhì)量為____________。(阿伏加德羅常數(shù)為NA)

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Answer 1

【答案】 4s24p2 C sp、sp2 25︰1 三角錐形 GeO

【解析】本題是物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)的綜合題，需要熟練掌握這一部分涉及的主要知識點(diǎn)，一般來說，題目都是一個一個小題獨(dú)立出現(xiàn)的，只要按照順序進(jìn)行判斷計算就可以了。

X原子有3個能級，且每個能級上的電子數(shù)相等，所以只能是1s22s22p2，所以X為C。X、Y、R三元素在周期表中同族，所以Y為Si，R為Ge。根據(jù)Z有氣態(tài)氫化物得到Z為非金屬，所以Z只能是P、S、Cl、Ar中的一個，根據(jù)不成對電子最多，得到Z為P（其3p上有3個單電子）。

（1）R為Ge，處于周期表的第4周期ⅣA族，所以價層電子排布式為：4s24p2。

（2）C、Si、Ge從上向下半徑增大，第一電離能逐漸減小，所以c為Ge的電離能曲線。

（3）CH2=C=O中第一個C形成一個雙鍵，所以是sp2雜化；第二個C形成兩個雙鍵所以是sp雜化。單鍵一定是σ鍵，雙鍵一定是一個σ鍵和一個π鍵，分子為(CH3CH2O)3P=O，其中的CH3CH2O－基團(tuán)都是單鍵，只有P=O一個雙鍵，所以分子中的σ為3×(5+1+1+1)+1=25個（每個CH3CH2O－中有5個C－H，1個C－C，1個C－O，1個O－P；還要計算分子中P=O里的1個σ鍵）。π鍵只有1個，所以答案為：25:1。

（4）P的最外層有5個電子，達(dá)到8電子穩(wěn)定結(jié)構(gòu)應(yīng)該形成3個共價鍵，所以該化合物為PCl3。根據(jù)價層電子對互斥理論，中心原子P的價電子對為3+(5－1×3)/2=4對，其中一對為孤電子對，所以是三角錐結(jié)構(gòu)。

（5）氧原子占據(jù)晶胞的8個頂點(diǎn)和6個面心，所以一共有8×1/8+6×1/2=4個，Ge都在晶胞內(nèi)部，也有4個，所以化學(xué)式為GeO。距離最近的原子間距離為dpm，明顯指的是最近的O和Ge原子的距離，根據(jù)晶體的結(jié)構(gòu)，這個距離是晶胞的體對角線的1/4，所以體對角線長度為4d pm，進(jìn)而得到晶胞邊長為pm。所以晶胞的體積為邊長的立方，為pm3=cm3。所以晶胞的質(zhì)量為g。因為一個晶胞中有4個GeO，所以1個GeO的質(zhì)量為g；1molGeO的質(zhì)量為 g，即GeO的分子量為，所以Ge原子量為