Question

4．R、X、Y、Z是位于前四周期的元素，基態(tài)R原子核外電子占據(jù)3個能級，且每個能級上電子數(shù)相等，Y、X能組成兩種陽、陰離子個數(shù)比為1：1、2：1型化合物．ZX₂是常見的催化劑、氧化劑和電極材料，R、X、Y組成一種常見化合物，其水溶液常用于餐具的洗滌劑．R、X、Y原子的質(zhì)子數(shù)之和等于Z的質(zhì)子數(shù)．
（1）基態(tài)Z原子的價電子排布圖為；上述四種元素中，第一電離能最小的元素的基態(tài)原子核外有11種不同的電子運動狀態(tài)．
（2）R、X的氫化物中，既含非極性鍵，又含極性鍵的分子是CH₃CH₃、H₂O₂（填化學(xué)式，下同）；能形成氫鍵的化合物是H₂O₂、H₂O．在R的氫化物中，R原子雜化類型為sp²和sp³，且摩爾質(zhì)量最小的結(jié)構(gòu)簡式是CH₂=CHCH₃．
（3）RX${\;}_{3}^{2-}$離子的中心原子價層電子對數(shù)為3；它的立體構(gòu)型為平面三角形．
（4）Y單質(zhì)晶體晶胞如圖所示，晶胞參數(shù)為a cm，Y離子直徑d=$\frac{\sqrt{3}}{2}a$cm．該晶胞中，Y離子的空間利用率為68%．

Answer 1

分析 R、X、Y、Z是位于前四周期的元素，基態(tài)R原子核外電子占據(jù)3個能級，且每個能級上電子數(shù)相等，則R是C元素；
Y、X能組成兩種陽、陰離子個數(shù)比為1：1、2：1型化合物，O、Na元素能形成Na₂O、Na₂O₂化合物，所以Y是Na元素、X是O元素；
C、O、Na組成一種常見化合物碳酸鈉，其水溶液常用于餐具的洗滌劑；
C、O、Na原子的質(zhì)子數(shù)之和等于Z的質(zhì)子數(shù)，則Z質(zhì)子數(shù)=6+8+11=25，則Z是Mn元素，MnO₂是常見的催化劑、氧化劑和電極材料，
（1）Z是Mn元素，其原子核外有25個電子，3d能級和4s能級電子為其價電子，3d能級有5個電子、4s能級有2個電子，據(jù)此書寫基態(tài)Z原子的價電子排布圖；
元素的金屬性越強其第一電離能越小，這四種元素中第一電離能最小的元素為Na元素，該元素基態(tài)原子核外有幾個電子具有幾種運動狀態(tài)；
（2）C、O的氫化物中，既含非極性鍵，又含極性鍵的有乙烷、雙氧水；能形成氫鍵的化合物是雙氧水、水；
在R的氫化物中，R原子雜化類型為sp²和sp³，且摩爾質(zhì)量最小是丙烯；
（3）CO₃^2-離子的中心原子價層電子對數(shù)=3+$\frac{1}{2}×$（4+2-3×2 ）=3；為平面三角形；
（4）Na單質(zhì)晶體晶胞如圖所示，該晶胞中兩個對頂點和體心原子直接相連，2d=$\sqrt{3}$acm；晶胞體積=a³cm³，該晶胞中原子個數(shù)=1+8×$\frac{1}{8}$=2，則晶胞中原子總體積=[$\frac{4}{3}π（\frac{\sqrt{3}}{4}a）^{3}$×2]cm³，原子利用率=$\frac{原子總體積}{晶胞體積}×100%$．

解答 解：R、X、Y、Z是位于前四周期的元素，基態(tài)R原子核外電子占據(jù)3個能級，且每個能級上電子數(shù)相等，則R是C元素；
Y、X能組成兩種陽、陰離子個數(shù)比為1：1、2：1型化合物，O、Na元素能形成Na₂O、Na₂O₂化合物，所以Y是Na元素、X是O元素；
C、O、Na組成一種常見化合物碳酸鈉，其水溶液常用于餐具的洗滌劑；
C、O、Na原子的質(zhì)子數(shù)之和等于Z的質(zhì)子數(shù)，則Z質(zhì)子數(shù)=6+8+11=25，則Z是Mn元素，MnO₂是常見的催化劑、氧化劑和電極材料，
（1）Z是Mn元素，其原子核外有25個電子，3d能級和4s能級電子為其價電子，3d能級有5個電子、4s能級有2個電子，基態(tài)Mn原子的價電子排布圖為；
元素的金屬性越強其第一電離能越小，這四種元素中第一電離能最小的元素為Na元素，該元素基態(tài)原子核外有幾個電子具有幾種運動狀態(tài)，鈉原子有11個電子，所以其原子核外電子有11種運動狀態(tài)，
故答案為：；11；
（2）C、O的氫化物中，既含非極性鍵，又含極性鍵的有CH₃CH₃、H₂O₂；能形成氫鍵的化合物是H₂O₂、H₂O；
在R的氫化物中，R原子雜化類型為sp²和sp³，且摩爾質(zhì)量最小是丙烯，其結(jié)構(gòu)簡式為CH₂=CHCH₃；
故答案為：CH₃CH₃、H₂O₂；H₂O₂、H₂O；CH₂=CHCH₃；
（3）CO₃^2-離子的中心原子價層電子對數(shù)=3+$\frac{1}{2}×$（4+2-3×2 ）=3；為平面三角形，
故答案為：3；平面三角形；
（4）Na單質(zhì)晶體晶胞如圖所示，該晶胞中兩個對頂點和體心原子直接相連，2d=$\sqrt{3}$acm，則d=$\frac{\sqrt{3}}{2}a$cm；晶胞體積=a³cm³，該晶胞中原子個數(shù)=1+8×$\frac{1}{8}$=2，則晶胞中原子總體積=[$\frac{4}{3}π（\frac{\sqrt{3}}{4}a）^{3}$×2]cm³，原子利用率=$\frac{原子總體積}{晶胞體積}×100%$=$\frac{\frac{4}{3}π（\frac{\sqrt{3}}{4}a）^{3}×2c{m}^{3}}{{a}^{3}c{m}^{3}}×100%$=68%，
故答案為：$\frac{\sqrt{3}}{2}a$cm；68%．

點評 本題考查物質(zhì)結(jié)構(gòu)和性質(zhì)，涉及晶胞計算、微�？臻g構(gòu)型判斷、原子雜化、核外電子排布等知識點，這些都是高頻考點，難點是晶胞計算，明確晶胞中哪幾個原子直徑相連是解（4）題關(guān)鍵，題目難度中等．