Question

11．A、B、X、Y、Z是元素周期表前四周期中的常見元素，原子序數依次增大．A元素可形成自然界硬度最大的單質；B與A同周期，核外有三個未成對電子；X原子的第一電離能至第四電離能分別是：I₁=578kJ/mol，I₂=1 817kJ/mol，I₃=2 745kJ/mol，I₄=11 575kJ/mol；常溫常壓下，Y單質是固體，其氧化物是形成酸雨的主要物質；Z的一種同位素的質量數為63，中子數為34．請回答下列問題：
（1）AY₂是一種常用的溶劑，為非極性分子（填“極性”或“非極性”），分子中存在2個σ鍵．
（2）X形成的單質與NaOH溶液反應的離子方程式為2Al+2OH^-+2H₂O=2AlO₂^-+3H₂↑，超高導熱絕緣耐高溫納米XB在絕緣材料中應用廣泛，其晶體與金剛石類似，屬于原子晶體．B的最簡單氫化物容易液化，理由是分子間形成氫鍵．
（3）X、氧、B元素的電負性由大到小的順序為O＞N＞Al（用元素符號作答）．
（4）Z的基態原子核外電子排布式為1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d¹⁰4s¹．元素Z與人體分泌物中的鹽酸以及空氣反應可生成超氧酸：Z+HCl+O₂═ZCl+HO₂，HO₂（超氧酸）不僅是一種弱酸而且也是一種自由基，具有極高的活性．下列說法或表示不正確的是③（填序號）
①氧化劑是O₂
②HO₂在堿中不能穩定存在
③氧化產物是HO₂
④1mol Z參加反應有1mol電子發生轉移
（5）已知Z的晶胞結構如下圖所示，又知Z的密度為9.00g/cm³，則晶胞邊長為$\root{3}{4.72×1{0}^{-23}}$cm．ZYO₄常作電鍍液，其中YO₄^2-的空間構型是正四面體，Y原子的雜化軌道類型是sp³雜化．

Answer 1

分析 A元素可形成自然界硬度最大的單質，該單質為金剛石，則A為C元素；B與A同周期，核外有三個未成對電子，則B為N元素；根據X原子的第一電離能至第四電離可知，X原子的第四電離能劇增，則X表現+3價，所以X為Al元素；常溫常壓下，Y單質是固體，其氧化物是形成酸雨的主要物質，則Y為S元素；Z的一種同位素的質量數為63、中子數為34，則質子數=63-34=29，故Z為Cu元素，據此進行解答．

解答 解：A元素可形成自然界硬度最大的單質，該單質為金剛石，則A為C元素；B與A同周期，核外有三個未成對電子，則B為N元素；根據X原子的第一電離能至第四電離可知，X原子的第四電離能劇增，則X表現+3價，所以X為Al元素；常溫常壓下，Y單質是固體，其氧化物是形成酸雨的主要物質，則Y為S元素；Z的一種同位素的質量數為63、中子數為34，則質子數=63-34=29，故Z為Cu元素．
（1）AY₂化學式是CS₂，其結構式為S=C=S，為直線型結構，屬于非極性分子，其分子中每個雙鍵中含有1個σ鍵，所以CS₂分子存在2個σ鍵，故答案為：非極性；2；
（2）X是Al元素，鋁與NaOH溶液反應的離子方程式為：2Al+2OH^-+2H₂O=2AlO₂^-+3H₂↑；
XB是CN，晶體與金剛石類似，屬于原子晶體；
B的最簡單氫化物是NH₃，N原子電負性大，分子間形成氫鍵，所以容易液化，
故答案為：2Al+2OH^-+2H₂O=2AlO₂^-+3H₂↑；原子；分子間形成氫鍵；
（3）非金屬性越強，電負性越強，Al、O、N元素的電負性與非金屬性一致，則三種元素電負性大到小順序為：O＞N＞Al，故答案為：O＞N＞Al；
（4）Z為29號Cu元素，根據構造原理，其基態原子核外電子排布式為：1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d¹⁰4s¹；?
①O₂中氧元素的化合價是0價，HO₂中氧元素的平均化合價是-0.5價，化合價降低作氧化劑，故①正確；?
②HO₂為超氧酸，應具有酸性，可與堿反應，故HO₂在堿中不能穩定存在，故②正確；
③還原產物是HO₂，故③錯誤；
④1molCu參加反應生成+1價銅離子，有1mol電子發生轉移，故④正確，
故答案為：1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d¹⁰4s¹；③；
（5）Z為Cu元素，銅原子位于頂點和面心，每個晶胞中含有銅原子的數目為：8×$\frac{1}{8}$+6×$\frac{1}{4}$=4，晶胞中含有4個銅原子，則晶胞的質量為：$\frac{4×64}{{N}_{A}}$g，設該晶胞的邊長為xcm，則該晶胞體積為：x³cm³，則：：$\frac{64×4}{{N}_{A}}$g=x³cm³×9.00g/cm³，整理可得x=$\root{3}{4.72×1{0}^{-23}}$；
SO₄^2-離子的中心原子S的價層電子對為：4+$\frac{6+2-2×4}{2}$=4，孤電子對數為0，故其空間結構為正四面體，S原子雜化方式為：sp³，
故答案為：$\root{3}{4.72×1{0}^{-23}}$；正四面體；sp³．

點評 本題是對物質結構的考查，涉及核外電子排布、分子結構與性質、雜化方式、晶胞計算等，（5）中晶胞的計算為難點、易錯點，難度中等．