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【化学–选修3：物质结构与性质】（15分） X、Y、Z、W四种元素原子序数依次增大且均小于36。 Z基态原子最外层电子数是其内层电子总数的3倍，Y基态原子是同周期元素中未成对电子数最多的原子，X分别与Y、Z元素组合均可形成10电子微粒, W基态原子有10个价电子。回答下列问题（以下问题均以推知元素符号作答）： （1）若 YX3与X2Z﹑YX2－与ZX－﹑Y3－与Z2－性质相似，请写出Mg(YX2)2在一定条件下分解的化学反应方程式 ⑵已知0℃时X2Z的密度为a g/cm3，其晶胞中X2Z分子的空间排列方式与金刚石晶胞类似，相似的原因是                         。两个X2Z分子间的最近距离为 pm(用a和NA表示)。 已知X2Y的升华热是51 kJ/mol，除氢键外，X2Z分子间还存在范德华力（11 kJ/mol），则X2Z晶体中氢键的“键能”是     kJ/mol。 ⑶ WZ是一种功能材料，已被广泛用于电池电极、催化剂、半导体、玻璃染色剂等方面。工业上常以W(YZ3)2·6X2Z和尿素［CO(NH2)2］为原料制备。 ①W2+的基态核外电子排布式为                  ，其核外电子有      种运动状态。 ②尿素分子中碳原子的杂化方式为        ，1 mol尿素分子中含有的σ键数为      。 ③YZ3－的空间构型             。 ④WZ晶体的结构与NaCl相同，但天然的和绝大部分人工制备的晶体都存在各种缺陷，例如在某种WZ晶体中就存在如图所示的缺陷：一个W2+空缺，另有两个W2+被两个W3+所取代。其结果晶体仍呈电中性，但化合物中W和Z的比值却发生了变化。经测定某样品中W3+与W2+的离子数之比为6∶91。若该晶体的化学式为WxZ，则x=       。

参考解答

432***133

2025-06-01 00:22:29

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（15分）（1）3 Mg(NH2)2==Mg3N2+4NH3↑ （2分） （2） 水中的O和金刚石中的C都是sp3杂化，且水分子间的氢键具有方向性，每个水分子可与相邻的4个水分子形成氢键（2分） ×1010（2分） 20（1分） （3）①1s22s22p63s23p63d8（2分） 26 （1分） ②sp2杂化（1分） 7NA（1分） ③平面三角（1分） ④0.97 （2分）

试题分析：Z基态原子最外层电子数是其内层电子总数的3倍，根据元素原子的最外层不超过8电子的排布规律判断，Z的内层只能是2个电子，最外层为6个电子，所以Z是O元素；Y基态原子是同周期元素中未成对电子数最多的原子，则Y是第二周期元素，其最外层的p轨道最多有3个未成对电子，所以Y是N元素；X分别与Y、Z元素组合均可形成10电子微粒, 水、氨气的分子中是10电子，所以X是H元素；W基态原子有10个价电子，则W是过渡元素，价层电子排布式为3d84s2，所以W是Ni元素。根据分析 （1）Mg(YX2)2相当于Mg（OH）2，分解生成MgO和H2O，所以Mg(YX2)2分解生成Mg3N2和4NH3，化学方程式为3 Mg(NH2)2==Mg3N2+4NH3↑； （2）0℃时H2O为固态，水中的O和金刚石中的C都是sp3杂化，且水分子间能形成氢键，氢键具有方向性，每个水分子可与相邻的4个水分子形成氢键，所以冰的空间排列方式与金刚石晶胞类似； 两个X2Z分子间的最近距离的计算与金刚石中C与C原子的最近距离的计算相同，冰晶胞中共含8个水分子，2个水分子最近的距离是四面体的中心到顶点的距离，即为晶胞棱长的，设晶胞棱长是bpm，则晶胞的密度a=8×18/NA/(b×10-10)3,b=×1010,所以两个X2Z分子间的最近距离为×1010；冰的升华热是51kJ/mol，水分子间还存在范德华力（11kJ/mol），1mol水中含有2mol氢键，升华热=范德华力+氢键，所以冰晶体中氢键的“键能”是20kJ/mol； （3）①Ni2+核外有26个电子，所以离子的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d8；有26个电子就有26种运动状态； ②尿素分子中碳原子周围有3个σ键，无孤对电子，所以是sp2杂化；尿素分子中除碳氧是双键外其余均是单键，双键中有1个是σ键，所以1 mol尿素分子中含有的σ键数为7NA； ③NO3-的价层电子对数=3+1/2(5+1-3×2)=3,所以NO3-的空间构型是平面正三角形； ④NiO中Ni的化合价为+2价，样品中W3+与W2+的离子数之比为6∶91，若该晶体的化学式为WxZ，根据晶体仍呈电中性，得6/97×x×3+91/97×x×2=2，解得x=0.97.

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