Question

19．X、Y、Z、W為元素周期表前四周期的元素．其中X原子核外的L層電子數(shù)是K層電子數(shù)的兩倍，Y的內(nèi)層電子數(shù)是最外層電子數(shù)的9倍，Z在元素周期表的各元素中電負(fù)性最大，W元素的第三電子層處于全充滿狀態(tài)且第四電子層只有2個(gè)電子．請(qǐng)回答下列問題．
（1）W元素屬于ds區(qū)元素，其基態(tài)原子的電子排布式為1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d¹⁰4s²或[Ar]3d¹⁰4s²．
（2）W²⁺能與氨氣分子形成配離子[W（NH₃）₄]²⁺．其中配體分子的空間構(gòu)型為三角錐形，寫出該配離子的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式（標(biāo)明配位鍵）．
（3）X 能與氫、氮、氧三種元素構(gòu)成化合物 XO（NH₂）₂，其中X原子的雜化方式為sp²，1mol該分子中σ鍵的數(shù)目為7mol或7×6.02×10²³個(gè)，該物質(zhì)易溶于水的主要原因是與水分子間易形成氫鍵．
（4）X 的某種晶體為層狀結(jié)構(gòu)，可與熔融金屬鉀作用．鉀原子填充在各層之間，形成間隙化合物，其常見結(jié)構(gòu)的平面投影如圖①所示，則其化學(xué)式可表示為KC₈．
（5）元素Y與元素Z形成的晶體結(jié)構(gòu)如圖②所示，設(shè)晶胞中最近的Y的離子與Z的距離為a pm，該化合物的摩爾質(zhì)量為bg/mol，則該晶胞密度的計(jì)算式為$\frac{3\sqrt{3}b}{16{a}^{3}{N}_{A}}$×10³⁰g/cm³．

Answer 1

分析 X、Y、Z、M為元素周期表前四周期的元素，X原子核外的L層電子數(shù)是K層電子數(shù)的兩倍，則X有2個(gè)電子層，最外層電子數(shù)為4，故X為C元素；Y的內(nèi)層電子數(shù)是最外層電子數(shù)的9倍，Y只能處于第四周期，最外層電子數(shù)只能為2，內(nèi)層電子總數(shù)為18，核外電子總數(shù)為20，故Y為Ca元素；Z在元素周期表的各元素中電負(fù)性最大，則Z為F元素，W元素的第三電子層處于全充滿狀態(tài)且第四電子層只有2個(gè)電子，則W的質(zhì)子數(shù)為2+8+18+2=30，即W為Zn，據(jù)此解答．

解答 解：X、Y、Z、M為元素周期表前四周期的元素，X原子核外的L層電子數(shù)是K層電子數(shù)的兩倍，則X有2個(gè)電子層，最外層電子數(shù)為4，故X為C元素；Y的內(nèi)層電子數(shù)是最外層電子數(shù)的9倍，Y只能處于第四周期，最外層電子數(shù)只能為2，內(nèi)層電子總數(shù)為18，核外電子總數(shù)為20，故Y為Ca元素；Z在元素周期表的各元素中電負(fù)性最大，則Z為F元素，W元素的第三電子層處于全充滿狀態(tài)且第四電子層只有2個(gè)電子，則W的質(zhì)子數(shù)為2+8+18+2=30，即W為Zn，
（1）Zn屬于ds區(qū)元素，其基態(tài)原子的電子排布式為1s²2s²2p⁶3s²3p⁴3d¹⁰4s²．故答案為：ds；1s²2s²2p⁶3s²3p⁴3d¹⁰4s²；
（2）W²⁺能與氨氣分子形成配離子[W（NH₃）₄]²⁺．其中配體為氨氣分子，NH₃分子中N原子成3個(gè)N-H單鍵、含有1對(duì)孤對(duì)電子，雜化軌道數(shù)為4，采取sp³雜化，故NH₃分子為三角錐形，[Zn（NH₃）₄]²⁺中Zn²⁺有空軌道，N有孤對(duì)電子，則配離子的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式為，故答案為：三角錐形，；

（3）X為C元素，則XO（NH₂）₂分子的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式為，所以該分子中碳原子的雜化方式為sp²雜化，每個(gè)分子中含有7個(gè)σ鍵，所以1mol尿素中含有7molσ鍵，因?yàn)?img src="http://thumb.1010pic.com/pic3/quiz/images/201406/191/dd7f564c.png" style="vertical-align:middle" />與水分子間易形成氫鍵，所以該物質(zhì)易溶水；
故答案為：sp²；7mol或7×6.02×10²³個(gè)；與水分子間易形成氫鍵；
（4）可以取三個(gè)鉀原子形成的小三角形為計(jì)算單位，其完全占有的碳原子數(shù)是4，占有的鉀原子數(shù)為$\frac{1}{6}$×3=$\frac{1}{2}$，故碳原子數(shù)和鉀原子數(shù)之比是4：$\frac{1}{2}$=8：1，X的某種晶則其化學(xué)式時(shí)表示為KC₈；故答案為：KC₈；
（5）設(shè)邊長(zhǎng)為xpm，上下方向的平面：晶胞上底面、下底面、中間4個(gè)藍(lán)色球構(gòu)成的2個(gè)平面、4個(gè)面心球構(gòu)成面，這5個(gè)面之間的距離相等為$\frac{1}{4}$xpm，同理，左右方向形成的面間的距離相等為$\frac{1}{4}$xpm，故a球到晶胞右側(cè)面的距離為$\frac{1}{4}$xpm，從a球向晶胞下底面作垂線，垂足為o，再作oc垂直棱，，即oc為$\frac{1}{4}$xpm，bc長(zhǎng)為$\frac{1}{4}$xpm，ao長(zhǎng)為$\frac{1}{4}$xpm，ab兩球的距離=$\sqrt{（\frac{x}{4}）^{2}+（\frac{x}{4}）^{2}+（\frac{x}{4}）^{2}}$=$\frac{\sqrt{3}x}{4}$pm=a，所以x=$\frac{4a}{\sqrt{3}}$pm，元素Ca與元素F形成晶體，晶胞中藍(lán)色球數(shù)目=8×$\frac{1}{8}$+6×$\frac{1}{2}$=4、藍(lán)色球?yàn)?個(gè)，故化學(xué)式為CaF₂，該化合物的摩爾質(zhì)量為bg/mol，晶胞質(zhì)量=4×$\frac{{N}_{A}}$g，晶胞邊長(zhǎng)為xpm，則晶胞體積=（x×10^-10 cm）³=x³×10^-30cm³=$\frac{64\sqrt{3}{a}^{3}}{9}$×10^-30cm³則晶胞密度=$\frac{4×\frac{{N}_{A}}}{\frac{64\sqrt{3}{a}^{3}}{9}×1{0}^{-30}}$=$\frac{3\sqrt{3}b}{16{a}^{3}{N}_{A}}$×10³⁰g/cm³，
故答案為：=$\frac{3\sqrt{3}b}{16{a}^{3}{N}_{A}}$×10³⁰g/cm³．

點(diǎn)評(píng) 本題是對(duì)物質(zhì)結(jié)構(gòu)的考查，涉及核外電子的排布、分子結(jié)構(gòu)與性質(zhì)、晶胞計(jì)算等，（5）中計(jì)算為易錯(cuò)點(diǎn)、難點(diǎn)，注意利用各面距離相等計(jì)算，需要學(xué)生具有一定的空間想象與數(shù)學(xué)運(yùn)算能力，難度較大．