Question

20．前四周期元素X、Y、Z、W、R、Q的原子序數(shù)依次增大，X的核外電子總數(shù)與其周期數(shù)相同；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的最外層電子數(shù)為2，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^-離子的立體構型是平面三角形．
（3）Q的氯化物與ZX₃的溶液反應配合物[Q（ZX₃）₄]Cl₂，1mol該配合物中含有σ鍵的數(shù)目為16N_A．
（4）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．
（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8，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/cm³，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^-2m（用含ρ、N_A的計算式表示）．

Answer 1

分析 前四周期元素X、Y、Z、W、R、Q的原子序數(shù)依次增大．X的核外電子總數(shù)與其周期數(shù)相同，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；Q的最外層電子數(shù)為2，其他電子層電子均處于飽和狀態(tài)，只能是第四周期的過渡元素，核外電子排布為1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d¹⁰4s²，則Q為Zn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，據(jù)此解答．

解答 解：前四周期元素X、Y、Z、W、R、Q的原子序數(shù)依次增大．X的核外電子總數(shù)與其周期數(shù)相同，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；Q的最外層電子數(shù)為2，其他電子層電子均處于飽和狀態(tài)，只能是第四周期的過渡元素，核外電子排布為1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d¹⁰4s²，則Q為Zn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．
（1）R為Si，核外電子排布式為：1s²2s²2p⁶3s²3p²，
故答案為：1s²2s²2p⁶3s²3p²；
（2）X、Y、Z、W形成的有機物CO（NH₂）₂中碳原子雜化軌道數(shù)目為3，采取sp²雜化，N原子雜化軌道數(shù)目為3=1=4，N原子采取sp³雜化，NO₃^-離子中N原子孤電子對數(shù)=$\frac{5+1-2×3}{2}$=0，價層電子對數(shù)=3+0=3，故其立體構型是平面三角形，
故答案為：sp²、sp³；平面三角形；
（3）配合物[Zn（NH₃）₄]Cl₂中鋅離子與氨氣分子之間形成4個配位鍵，每個氨氣分子中形成3個N-H鍵，
故1mol該配合物中含有16molσ鍵，即σ鍵的數(shù)目為16N_A，
故答案為：16N_A；
（4）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；
（5）Na⁺處于晶胞內(nèi)部，晶胞中Na⁺離子數(shù)目為8，O^2-處于晶胞頂點與面心，晶胞中O^2-離子數(shù)目為8×$\frac{1}{8}$+6×$\frac{1}{2}$=4，該離子化合物為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}}}$×10^-2m，
故答案為：Na₂O；4；立方體；$\frac{\sqrt{2}}{2}$$\root{3}{\frac{248}{ρ{N}_{A}}}$×10^-2．

點評 本題是對物質結構的考查，涉及核外電子排布、雜化軌道與空間構型、晶體類型與性質、化學鍵、晶胞結構與計算等，需要學生具備扎實的基礎，難度中等．