M、R、X、Y为原子序数依次增大的短周期主族元素,Z是一种过渡元素。M基态原子L层中p轨道电子数是s电子的2倍,R是同周期元素中最活泼的金属元素,X和M形成的一种化合物是引起酸雨的主要大气污染物,Z的基态原子4s和3d轨道半充满。请回答下列问题:
(1)R基态原子的电子排布式是① ,X和Y中电负性较大的是 ② (填元素符号)。
(2)X的氢化物的沸点低于与其组成相似的M的氢化物,其原因是___________。
(3)X与M形成的XM3分子的空间构型是__________。
(4)M和R所形成的一种离子化合物R2M晶体的晶胞如右图所示,则图中黑球代表的离子是_________(填离子符号)。
(5)在稀硫酸中,Z的最高价含氧酸的钾盐(橙色)氧化M的一种氢化物,Z被还原为+3价,该反应的化学方程式是____________。
【答案】
(1)①1s22s22p63s1或[Ne]3s1 ②Cl
(2)H2S分子间不存在氢键,H2O分子间存在氢键
(3)平面三角形
(4)Na+
(5)K2Cr2O7+3H2O2+ 4H2SO4===K2SO4+Cr2(SO4)3+3O2↑+7H2O
【解析】
试题分析:根据题意知M、R、X、Y为原子序数依次增大的短周期主族元素,Z是一种过渡元素。M基态原子L层p轨道数是s轨道电子数的2倍,则M是O元素;R是同周期元素中最活泼的金属元素,则R是Na元素;X和M形成的一种化合物是形成酸雨的主要大气污染物,则X是S元素,Y为Cl元素;Z的基态原子4s和3d轨道半充满,即价电子排布式为3d54s1,Z是Cr元素,据此作答。
(1)R是Na元素,原子序数为11,根据构造原理确定其基态原子的电子排布式为1s22s22p63s1或[Ne]3s1;S和Cl比较电负性较大的是Cl元素,答案为:1s22s22p63s1;Cl。
(2)H2S的沸点低于H2O的主要原因是水分子间形成氢键,使水的沸点升高,答案为:H2S分子间不存在氢键,H2O分子间存在氢键。
(3)SO3中硫原子的价层电子对为3+(6-3×2)/2=3,没有孤电子对,硫原子的杂化方式为sp2,该分子的空间构型为平面三角形,答案为:平面三角形。
(4)根据晶胞结构可以算出白球的个数为,黑球的个数为8个,由于这种离子化合物的化学式为Na2O,黑球代表的是Na+,答案为:Na+。
(5)根据题意知重铬酸钾被还原为Cr3+,则过氧化氢被氧化生成氧气,利用化合价升降法配平,反应的化学方程式为:K2Cr2O7+3H2O2+ 4H2SO4=== K2SO4+Cr2(SO4)3+3O2↑+7H2O ,
答案为:K2Cr2O7+3H2O2+ 4H2SO4=== K2SO4+Cr2(SO4)3+3O2↑+7H2O 。
【考点定位】考查物质结构与性质模块,涉及元素推断、原子结构和元素的性质,分子结构与性质,晶胞计算,氧化还原方程式的书写。
【名师点睛】本题考查化学选修3《物质结构与性质》的相关知识,以填空或简答方式考查,常涉及如下高频考查点:原子结构与元素的性质(基态微粒的电子排布式、电离能及电负性的比较)、元素周期律;分子结构与性质(化学键类型、原子的杂化方式、分子空间构型的分析与判断);晶体结构与性质(晶体类型、性质及与粒子间作用的关系、以晶胞为单位的密度、微粒间距与微粒质量的关系计算及化学式分析等)。对于此类题要掌握以下几点:(1)ⅡA族元素的价电子构型为ns2、ⅤA族元素的价电子构型为ns2np3,分别属于全满或半满状态,属于稳定结构,因此ⅡA族,ⅤA族元素的第一电离能分别大于同周期相邻元素。(2)金属元素的电负性较小,非金属元素的电负性较大。同周期元素从左到右,元素的电负性递增,同主族元素自上而下,元素的电负性递减。(3)化学键影响物质的物理性质和化学性质;范德华力和氢键只影响物质的物理性质。(4)均摊法在有关晶胞计算中的规律。根据题给信息准确推断相关元素、结合相关知识进行作答是得分的关键。题目难度适中。