Question

11．X、Y、Z、W、R、Q為前30號元素，且原子序數(shù)依次增大．X是所有元素中原子半徑最小的，Y有三個能級，且每個能級上的電子數(shù)相等，Z原子單電子數(shù)在同周期元素中最多，W與Z同周期，第一電離能比Z的低，R與Y同一主族，Q的最外層只有一個電子，其他電子層電子均處于飽和狀態(tài)．請回答下列問題：
（1）R核外電子排布式為1s²2s²2p⁶3s²3p²．
（2）X、Y、Z、W形成的有機物YW（ZX₂）₂中Y、Z的雜化軌道類型分別為sp²、sp³，ZW₃^-離子的立體構型是V形．
（3）Y、R的最高價氧化物的沸點較高的是SiO₂（填化學式），原因是SiO₂為原子晶體，CO₂為分子晶體．
（4）將Q單質(zhì)的粉末加入到ZX₃的濃溶液中，并通入W₂，充分反應后溶液呈深藍色，該反應的離子方程式為2Cu+8NH₃+O₂+2H₂O=2[Cu（NH₃）₄]²⁺+4OH^-．
（5）W和Na的一種離子化合物的晶胞結構如圖，該離子化合物為Na₂O（填化學式）．Na⁺的配位數(shù)為4，距一個陰離子周圍最近的所有陽離子為頂點構成的幾何體為立方體．已知該晶胞的密度為ρg•cm^-3，阿伏加德羅常數(shù)為N_A，則兩個最近的W離子間距離為$\frac{\sqrt{2}}{2}$$\root{3}{\frac{248}{ρ{N}_{A}}}$×10^-7nm．（用含ρ、N_A的計算式表示）

Answer 1

分析 X、Y、Z、W、R、Q為前30號元素，且原子序數(shù)依次增大．X是所有元素中原子半徑最小的，則X為H元素；Y有三個能級，且每個能級上的電子數(shù)相等，核外電子排布為1s²2s²2p²，故Y為C元素；R與Y同一主族，結合原子序數(shù)可知，R為Si，而Z原子單電子數(shù)在同周期元素中最多，則外圍電子排布為ns²np³，原子序數(shù)小于Si，故Z為N元素；W與Z同周期，第一電離能比Z的低，則W為O元素；Q的最外層只有一個電子，其他電子層電子均處于飽和狀態(tài)，不可能為短周期元素，原子序數(shù)小于30，故核外電子排布為1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d¹⁰4s¹，則Q為Cu元素，據(jù)此解答．

解答 解：X、Y、Z、W、R、Q為前30號元素，且原子序數(shù)依次增大．X是所有元素中原子半徑最小的，則X為H元素；Y有三個能級，且每個能級上的電子數(shù)相等，核外電子排布為1s²2s²2p²，故Y為C元素；R與Y同一主族，結合原子序數(shù)可知，R為Si，而Z原子單電子數(shù)在同周期元素中最多，則外圍電子排布為ns²np³，原子序數(shù)小于Si，故Z為N元素；W與Z同周期，第一電離能比Z的低，則W為O元素；Q的最外層只有一個電子，其他電子層電子均處于飽和狀態(tài)，不可能為短周期元素，原子序數(shù)小于30，故核外電子排布為1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d¹⁰4s¹，則Q為Cu元素，
（1）Si核外電子排布式為：1s²2s²2p⁶3s²3p²，故答案為：1s²2s²2p⁶3s²3p²；
（2）H、C、N、O形成的有機物CO（NH₂）₂，分子中C原子形成3個σ鍵，沒有孤電子對，C原子采取sp²雜化，N原子形成3個σ鍵，含有1對孤電子對，N原子采取sp³雜化；
NO₂^-離子中N原子孤電子對數(shù)為$\frac{5+1-2×2}{2}$=1、價層電子對數(shù)為2+1=3，故其立體構型是V形，
故答案為：sp²、sp³；V形；
（3）Y、R的最高價氧化物分別為二氧化碳、二氧化硅，SiO₂為原子晶體，CO₂為分子晶體，故沸點較高的是 SiO₂，
故答案為：SiO₂； SiO₂為原子晶體，CO₂為分子晶體；
（4）將Cu單質(zhì)的粉末加入到NH₃的濃溶液中，并通入O₂，充分反應后溶液呈深藍色，反應生成[Cu（NH₃）₄]²⁺，該反應的離子方程式為：2Cu+8NH₃+O₂+2H₂O=2[Cu（NH₃）₄]²⁺+4OH^-，
故答案為：2Cu+8NH₃+O₂+2H₂O=2[Cu（NH₃）₄]²⁺+4OH^-；
（5）晶胞中Na⁺離子數(shù)目為8，O^2-離子數(shù)目為8×$\frac{1}{8}$+6×$\frac{1}{2}$=4，Na⁺離子、O^2-離子數(shù)目之比為2：1，故該晶體化學式為Na₂O，由圖可知，每個Na⁺離子周圍有4個O^2-離子，Na⁺離子配位數(shù)為4，距一個陰離子周圍最近的所有陽離子有8個，8個鈉離子構成的幾何體為：立方體，
面心O^2-離子與頂點O^2-離子距離最近，晶胞質(zhì)量為$\frac{4×62}{{N}_{A}}$g，該晶胞的密度為ρg•cm^-3，而晶胞體積為$\frac{4×62}{{N}_{A}}$g÷ρg•cm^-3=$\frac{248}{ρ{N}_{A}}$cm³，晶胞棱長為$\root{3}{\frac{248}{ρ{N}_{A}}}$cm，則兩個最近的W離子間距離為$\root{3}{\frac{248}{ρ{N}_{A}}}$cm×$\frac{\sqrt{2}}{2}$=$\frac{\sqrt{2}}{2}$$\root{3}{\frac{248}{ρ{N}_{A}}}$cm=$\frac{\sqrt{2}}{2}$$\root{3}{\frac{248}{ρ{N}_{A}}}$×10^-7nm，
故答案為：Na₂O；4；立方體；$\frac{\sqrt{2}}{2}$$\root{3}{\frac{248}{ρ{N}_{A}}}$×10^-7．

點評 本題是對物質(zhì)結構的考查，涉及核外電子排布、雜化軌道、分子構型、晶體類型與性質(zhì)、配合物、晶胞結構與計算等，需要學生具備扎實的基礎，難度中等．