Question

14．X、Y、Z、W、Q五種元素的原子序數(shù)依次增大，X、Y、Z、W屬于短周期元素．已知X位于周期表的s區(qū)，其原子中電子層數(shù)和未成對(duì)電子數(shù)相同；Y原子核外有三個(gè)能級(jí)，且每個(gè)能級(jí)上容納的電子數(shù)相同；W原子最外層電子數(shù)是次外層電子數(shù)的3倍；Q元素的原子核外有26個(gè)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)完全不相同的電子．回答下列問題：
（1）僅由X與W組成的含18個(gè)電子的分子的結(jié)構(gòu)式為H-O-O-H．
（2）YZW中第一電離能最大的是N（填元素符號(hào)），Q的基態(tài)原子核外電子排布式為1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁶4s²．
（3）YW₃^2-離子的空間構(gòu)型是平面三角形，其中心原子的雜化軌道類型是sp²．
（4）已知由Q、Z、W三種元素按照1：3：9的原子個(gè)數(shù)比可形成某離子化合物，常溫下測(cè)得該離子化合物的水溶液pH=2，則該溶液中由水電離產(chǎn)生的c（H⁺）為0.01mol/L．
（5）Y的一種單質(zhì)相對(duì)分子質(zhì)量為720，分子構(gòu)型為一個(gè)32面體，其中有12個(gè)五元環(huán)，20個(gè)六元環(huán)（如圖1）．則1個(gè)這種單質(zhì)分子中所含π鍵的數(shù)目為30N_A．
（6）Q元素的單質(zhì)在形成晶體時(shí)，其晶胞如圖2所示．則Q原子的配位數(shù)為8，若Q的原子半徑為acm，阿伏加德羅常數(shù)的值為N_A，則該單質(zhì)的密度為$\frac{2×56}{{N}_{A}×（\frac{4a}{\sqrt{3}}）3}$g/cm³（不必化簡(jiǎn)）．

Answer 1

分析 X、Y、Z、W、Q五種元素的原子序數(shù)依次增大，X、Y、Z、W屬于短周期元素．已知X位于周期表的s區(qū)，其原子中電子層數(shù)和未成對(duì)電子數(shù)相同，則A為H元素；Y原子核外有三個(gè)能級(jí)，且每個(gè)能級(jí)上容納的電子數(shù)相同，原子核外電子排布式為1s²2s²2p²，則Y為C元素；W原子最外層電子數(shù)是次外層電子數(shù)的3倍，原子只能有2個(gè)電子層，最外層電子數(shù)為6，則W為O元素；Z的原子序數(shù)介于碳、氧之間，則Z為N元素；Q元素的原子核外有26個(gè)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)完全不相同的電子，則Q為Fe．

解答 解：X、Y、Z、W、Q五種元素的原子序數(shù)依次增大，X、Y、Z、W屬于短周期元素．已知X位于周期表的s區(qū)，其原子中電子層數(shù)和未成對(duì)電子數(shù)相同，則A為H元素；Y原子核外有三個(gè)能級(jí)，且每個(gè)能級(jí)上容納的電子數(shù)相同，原子核外電子排布式為1s²2s²2p²，則Y為C元素；W原子最外層電子數(shù)是次外層電子數(shù)的3倍，原子只能有2個(gè)電子層，最外層電子數(shù)為6，則W為O元素；Z的原子序數(shù)介于碳、氧之間，則Z為N元素；Q元素的原子核外有26個(gè)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)完全不相同的電子，則Q為Fe．
（1）由H與O組成的含18個(gè)電子的分子為H₂O₂，結(jié)構(gòu)式為H-O-O-H，故答案為：H-O-O-H；
（2）同周期隨原子序數(shù)增大，元素第一電離能呈增大趨勢(shì)，氮元素原子2p能級(jí)為半滿穩(wěn)定狀態(tài)，能量較低，第一電離能高于同周期相鄰元素的，故第一電離能最大的是N＞O＞C；
Q元素的原子核外有26個(gè)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)完全不相同的電子，核外電子排布式為：1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁶4s²，
故答案為：N；1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁶4s²；
（3）CO₃^2-離子中C原子孤電子對(duì)數(shù)=$\frac{4+2-2×3}{2}$=0、價(jià)層電子對(duì)數(shù)為3+0=3，離子的空間構(gòu)型是 平面三角形，其中心原子的雜化軌道類型是sp²雜化，
故答案為：平面三角形；sp²；
（4）由Fe、N、O三種元素按照1：3：9的原子個(gè)數(shù)比可形成某離子化合物為Fe（NO₃）₃，鐵離子水解溶液呈酸性，常溫下測(cè)得該離子化合物的水溶液pH=2，則該溶液中由水電離產(chǎn)生的c（H⁺）為0.01mol/L，
故答案為：0.01mol/L；
（5）碳元素的一種單質(zhì)相對(duì)分子質(zhì)量為720，則該分子為C₆₀，分子構(gòu)型為一個(gè)32面體，其中有12個(gè)五元環(huán)，20個(gè)六元環(huán)，每個(gè)碳周圍有一個(gè)碳碳雙鍵和兩個(gè)碳碳單鍵，均為兩個(gè)碳共用，所以每個(gè)碳實(shí)際占有的碳碳雙鍵數(shù)為0.5，而每個(gè)雙鍵中有一個(gè)π鍵，所以C₆₀中π鍵的數(shù)目為60×0.5N_A=30N_A，
故答案為：30N_A；
（6）Fe元素對(duì)應(yīng)的單質(zhì)在形成晶體時(shí)，采用圖中堆積模型為體心立方堆積，即在立方體的中心有一個(gè)鐵原子，與這個(gè)鐵原子距離最近的原子位于立方體的8個(gè)頂點(diǎn)，所以鐵的配位數(shù)為8；
晶胞中Fe原子數(shù)目為1+8×$\frac{1}{8}$=2，晶胞質(zhì)量為2×$\frac{56}{{N}_{A}}$g，如果Fe的原子半徑為 a cm，則立方體的邊長(zhǎng)為$\frac{4a}{\sqrt{3}}$cm，晶胞的體積為（$\frac{4a}{\sqrt{3}}$cm）³，所以鐵單質(zhì)的密度表達(dá)式為2×$\frac{56}{{N}_{A}}$g÷（$\frac{4a}{\sqrt{3}}$cm）³=$\frac{2×56}{{N}_{A}×（\frac{4a}{\sqrt{3}}）3}$g/cm³，
故答案為：8；$\frac{2×56}{{N}_{A}×（\frac{4a}{\sqrt{3}}）3}$．

點(diǎn)評(píng) 本題是對(duì)物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)的考查，涉及結(jié)構(gòu)與位置關(guān)系、核外電子排布、電離能、雜化方式與空間構(gòu)型判斷、鹽類水解、晶胞結(jié)構(gòu)與計(jì)算，（5）（6）為易錯(cuò)點(diǎn)、難點(diǎn)，需要學(xué)生具備一定空間想象與計(jì)算能力，難度中等．．