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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
(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) ![]() (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 ![]() ![]() ![]() (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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