Question

11．X、Y、Z、W、A五種元素，均位于周期表的前四周期，它們的核電荷數(shù)依次增加，且核電荷數(shù)之和為57．Y原子的L層p軌道中有2個電子，Z的原子核外有三個未成對電子，W與Y原子的價電子數(shù)相同，A原子的最外層電子數(shù)是最內(nèi)層電子數(shù)的一半，其d軌道處于全充滿狀態(tài)．
（1）A²⁺的外圍電子排布式為3d⁹．
（2）X、Y、Z 可以形成化學(xué)式為XYZ的分子．該分子中各原子均達(dá)到稀有氣體穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，則該分子中Y采取的雜化軌道類型為sp．
（3）Y 的一種氧化物與Z 的一種氧化物互為等電子體，Z 的這種氧化物分子式是N₂O．
X與Z形成的最簡單化合物Q，A²⁺與Q形成的配離子的離子反應(yīng)方程式為Cu²⁺+4NH₃═Cu（NH₃）₄²⁺．
（4）Y與W的化合物是一種常用的耐磨材料，而磷化硼（BP）也是一種有價值的耐磨硬涂層材料，這種陶瓷材料可作為金屬表面的保護(hù)薄膜．它是通過在高溫氫氣氛圍下（＞750℃）三溴化硼和三溴化磷反應(yīng)制得．BP晶胞如圖所示．
①畫出三溴化硼和三溴化磷的空間結(jié)構(gòu)式．
三溴化硼．
三溴化磷．
②在BP晶胞中B的堆積方式為面心立方密堆積．
③計算當(dāng)晶胞晶格參數(shù)為478pm（即圖中立方體的每條邊長為478pm）時磷化硼中硼原子和磷原子之間的最近距離$\frac{239\sqrt{3}}{2}$pm．

Answer 1

分析 X、Y、Z、W、A五種元素，均位于周期表的前四周期，它們的核電荷數(shù)依次增加，且核電荷數(shù)之和為57，Y原子的L層p軌道中有2個電子，核外電子數(shù)排布式為1s²2s²2p²，則Y為C元素；A原子的最外層電子數(shù)是最內(nèi)層電子數(shù)的一半，其d軌道處于全充滿狀態(tài)，核外電子數(shù)為2+8+18+1=29，故A為Cu；W與Y原子的價電子數(shù)相同，二者同周期，W原子序數(shù)小于Cu，故W是Si；Z的原子核外有三個未成對電子，原子序數(shù)大于碳、小于Si，故Z為N元素；X原子核電荷數(shù)=57-6-7-14-29=1，故X是H元素．
（1）A²⁺為Cu²⁺，Cu原子失去4s能級1個、3d能級1個電子形成Cu²⁺；
（2）H、C、N 可以形成化學(xué)式為HCN的分子，該分子中各原子均達(dá)到稀有氣體穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，則該分子結(jié)構(gòu)式為H-C≡N；
（3）碳的一種氧化物與氮的一種氧化物互為等電子體，應(yīng)是CO₂與N₂O；
X與Z形成的最簡單化合物Q為NH₃，Cu²⁺與NH₃形成的配離子的離子為Cu（NH₃）₄²⁺；
（4）①BBr₃中硼原子的價層電子對數(shù)為3+$\frac{3-1×3}{2}$=3，沒有孤電子對，所以分子空間構(gòu)型為平面三角形；PBr₃中磷原子的價層電子對數(shù)為3+$\frac{5-1×3}{2}$=4，P原子有一對孤電子對，所以分子空間構(gòu)型為三角錐形；
②由晶胞結(jié)構(gòu)可知，在BP晶胞中B的堆積方式為面心立方密堆積；
③P原子與周圍的4個B原子最近且形成正四面體結(jié)構(gòu)，二者連線處于體對角線上，磷化硼中硼原子和磷原子之間的最近距離為體對角線的$\frac{1}{4}$，而體對角線長度等于晶胞棱長的$\sqrt{3}$倍．

解答 解：X、Y、Z、W、A五種元素，均位于周期表的前四周期，它們的核電荷數(shù)依次增加，且核電荷數(shù)之和為57，Y原子的L層p軌道中有2個電子，核外電子數(shù)排布式為1s²2s²2p²，則Y為C元素；A原子的最外層電子數(shù)是最內(nèi)層電子數(shù)的一半，其d軌道處于全充滿狀態(tài)，核外電子數(shù)為2+8+18+1=29，故A為Cu；W與Y原子的價電子數(shù)相同，二者同周期，W原子序數(shù)小于Cu，故W是Si；Z的原子核外有三個未成對電子，原子序數(shù)大于碳、小于Si，故Z為N元素；X原子核電荷數(shù)=57-6-7-14-29=1，故X是H元素．
（1）A²⁺為Cu²⁺，Cu原子失去4s能級1個、3d能級1個電子形成Cu²⁺，Cu²⁺的外圍電子排布式為3d⁹，
故答案為：3d⁹；
（2）H、C、N 可以形成化學(xué)式為HCN的分子，該分子中各原子均達(dá)到稀有氣體穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，則該分子結(jié)構(gòu)式為H-C≡N，則該分子中C原子價層電子對個數(shù)是2且不含孤電子對，C原子采取的雜化方式為sp，
故答案為：sp；
（3）碳的一種氧化物與氮的一種氧化物互為等電子體，應(yīng)是CO₂與N₂O，故Z（氮）的氧化物為N₂O，
X與Z形成的最簡單化合物Q為NH₃，Cu²⁺與NH₃形成的配離子的離子方程式為：Cu²⁺+4NH₃═Cu（NH₃）₄²⁺，
故答案為：N₂O；Cu²⁺+4NH₃═Cu（NH₃）₄²⁺；
為Cu（NH₃）₄²⁺；
（4）①BBr₃中硼原子的價層電子對數(shù)為3+$\frac{3-1×3}{2}$=3，沒有孤電子對，所以分子空間構(gòu)型為平面三角形，結(jié)構(gòu)式為；PBr₃中磷原子的價層電子對數(shù)為3+$\frac{5-1×3}{2}$=4，P原子有一對孤電子對，所以分子空間構(gòu)型為三角錐形，結(jié)構(gòu)式為：，
故答案為：；；
②由晶胞結(jié)構(gòu)可知，B原子處于晶胞頂點與面心，在BP晶胞中B的堆積方式為面心立方密堆積，
故答案為：面心立方密堆積；
③P原子與周圍的4個B原子最近且形成正四面體結(jié)構(gòu)，二者連線處于體對角線上，為體對角線的$\frac{1}{4}$，立方體的每條邊長為478pm，則晶胞體對角線長為$\sqrt{3}$×478 pm，則P原子與B原子最近距離為$\sqrt{3}$×478 pm×$\frac{1}{4}$=$\frac{239\sqrt{3}}{2}$pm，
故答案為：$\frac{239\sqrt{3}}{2}$pm．

點評 本題是對物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)的考查，涉及核外電子排布、雜化方式判斷、等電子體、配合物、晶胞結(jié)構(gòu)與計算等，（4）中晶胞中原子距離計算為易錯點、難點，需要學(xué)生具備一定的空間想象與數(shù)學(xué)計算能力，難度中等．