Question

【化學—選修3：物質結構和性質】（15分）
元素周期表是研究元素原子結構及性質的重要工具。現有X、Y和Z三種元素，其原子序數依次減小。X元素原子的4p軌道上有3個未成對電子，Y元素原子的最外層2p軌道上有2個未成對電子，X跟Y可形成化合物X₂Y₃。Z元素既可以形成正一價離子也可形成負一價離子。請回答下列問題：
（1）Y元素原子的價層電子的軌道表示式為______________，該元素的名稱是_____；
（2）在X與Z形成的化合物XZ₃中，X的雜化類型是              ，該化合物的空間構型為_____________；短周期元素形成的化合物中與XZ₃互為等電子體的是                   ；
（3）請寫出X的兩種含氧酸的化學式          、             ，其中酸性較強的是              。
（4）Q與Z同主族。Q單質的晶胞如下圖所示，若設該晶胞的密度為ag/cm³，阿伏加德羅常數為N_A，Q原子的摩爾質量為M，則表示Q原子半徑的計算式為         。

Answer 1

（15分）
（1）或 （2分） 氧。（1分）
（2）sp³（2分），三角錐形。（1分）NH₃、PH₃（2分，每個1分）
（3）H₃AsO₃、H₃AsO₄。（共2分，各1分）H₃AsO₄（1分）
（4）   （4分，只要有這個式子即給4分，有無單位或對錯均不考慮。）

解析試題分析：X元素原子的4p軌道上有3個未成對電子，所以X是第四周期第五主族元素As元素；Y元素原子的最外層2p軌道上有2個未成對電子，則2p上的電子可能是2個也可能是4個，所以Y元素可能是C或O；X跟Y可形成化合物X₂Y₃，說明Y的化合價為-2價，所以Y是O元素；Z元素既可以形成正一價離子也可形成負一價離子，則Z是H元素。
（1）Y元素原子最外層6個電子，所以價電子的軌道表示式為；該元素是O；
（2）在X與Z形成的化合物XZ₃中，即AsH₃，As的價層電子對數=3+1/2(5-3)=4,所以As是sp³雜化；空間構型為三角錐型；短周期元素形成的化合物中與XZ₃互為等電子體的是同主族元素的氫化物NH₃、PH₃；
（3）As的兩種含氧酸的化學式為H₃AsO₃、H₃AsO₄。根據酸性強弱的判斷依據，同種元素的化合價越高，其含氧酸的酸性越強，所以H₃AsO₄的酸性強；
（4）由圖可知，該晶胞中Q原子的個數是8×1/8+1=2，設晶胞的棱長為xcm,原子半徑為rcm，則4r=x，根據已知得a=2M/N_Ax3，可計算出x，所以r=
考點：考查元素推斷，物質結構與性質，晶胞計算