Question

2．X、Y、Z、W四種元素原子序數(shù)依次增大且均小于36．Z基態(tài)原子最外層電子數(shù)是其內(nèi)層電子總數(shù)的3倍，Y基態(tài)原子是同周期元素中未成對電子數(shù)最多的原子，X分別與Y、Z元素組合均可形成10電子微粒，W基態(tài)原子有10個價電子． 回答下列問題（以下問題均以推知元素符號作答）：
（1）若YX₃與X₂Z、YX^2-與ZX^-、Y^3-與Z^2-性質(zhì)相似，請寫出Mg（YX₂）₂在一定條件下分解的化學反應(yīng)方程式3Mg（NH₂）₂═Mg₃N₂+4NH₃↑．
（2）已知X₂Z晶胞中X₂Z分子的空間排列方式與金剛石晶胞類似，相似的原因與下列因素有關(guān)的是①②③．
①氫鍵的方向性 ②氫鍵的飽和性 ③水中氧的雜化方式與金剛石中碳的雜化方式一樣 ④晶體類型相似
（3）WZ是一種功能材料，已被廣泛用于電池電極、催化劑、半導體、玻璃染色劑等方面．工業(yè)上常以W（YZ₃）•6X₂Z和尿素為原料制備．
①W2+的基態(tài)核外電子排布式為1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁸，其核外電子有26種運動狀態(tài)．
②尿素分子中碳原子的雜化方式為sp²，1mol尿素分子中含有的σ鍵數(shù)為7N_A．
③YZ₃^-的空間構(gòu)型平面正三角形，與之互為等電子體的陰離子如CO₃^2-，中性分子如BF₃；HYZ₃與HYZ₂ 中酸性偏強的是（寫化學式）HNO₃．
④WZ晶體的結(jié)構(gòu)與NaCl相同，但天然的和絕大部分人工制備的晶體都存在各種缺陷，例如在某種WZ晶體中就存在如圖所示的缺陷：一個W²⁺空缺，另有兩個W²⁺被兩個W³⁺所取代．其結(jié)果晶體仍呈電中性，但化合物中W和Z的比值卻發(fā)生了變化．經(jīng)測定某樣品中W³⁺與W²⁺的離子數(shù)之比為6：91．若該晶體的化學式為W_xZ，則x=0.97．

Answer 1

分析 X、Y、Z、W四種元素原子序數(shù)依次增大且均小于36． Z基態(tài)原子最外層電子數(shù)是其內(nèi)層電子總數(shù)的3倍，只能有2個電子層，最外層電子數(shù)為6，則Z為O元素；Y原子序數(shù)小于O元素，其基態(tài)原子是同周期元素中未成對電子數(shù)最多的原子，處于ⅤA族，故Y為N元素；X分別與N、O元素組合均可形成10電子微粒，則X為H元素；W基態(tài)原子有10個價電子，為過渡元素，外圍電子排布式為3d⁸4s²，故W為Ni，據(jù)此解答，
（1）若 NH₃與H₂O﹑NH₂^-與OH^-﹑N^3-與O^2-性質(zhì)相似，則Mg（NH₂）₂與氫氧化鎂性質(zhì)相似，一定條件下分解生成Mg₃N₂、NH₃；
（2）水中的氧和金剛石中的碳的雜化方式相同，氫鍵和共價健都有方向性和飽和性；
（3）①Ni是28號元素，根據(jù)原子核外電子排布規(guī)律可知，Ni²⁺的基態(tài)核外電子排布式為1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁸，每個電子運動狀態(tài)都不相同；
②尿素分子中碳原子的雜化方式為sp²雜化，每個分子中含有7個σ鍵；
③NO₃^-中N原子孤電子對=$\frac{5+1-2×3}{2}$=0、價層電子對數(shù)=0+3=3；
④因為氧化鎳樣品中Ni³⁺與Ni²⁺的離子數(shù)之比為6：91，計算鎳元素的平均價，根據(jù)化合物化合價代數(shù)各為零計算；

解答 解：X、Y、Z、W四種元素原子序數(shù)依次增大且均小于36． Z基態(tài)原子最外層電子數(shù)是其內(nèi)層電子總數(shù)的3倍，只能有2個電子層，最外層電子數(shù)為6，則Z為O元素；Y原子序數(shù)小于O元素，其基態(tài)原子是同周期元素中未成對電子數(shù)最多的原子，處于ⅤA族，故Y為N元素；X分別與N、O元素組合均可形成10電子微粒，則X為H元素；W基態(tài)原子有10個價電子，為過渡元素，外圍電子排布式為3d⁸4s²，故W為Ni，
（1）若 NH₃與H₂O﹑NH₂^-與OH^-﹑N^3-與O^2-性質(zhì)相似，則Mg（NH₂）₂與氫氧化鎂性質(zhì)相似，一定條件下分解生成Mg₃N₂、NH₃，化學反應(yīng)方程式為：3 Mg（NH₂）₂═Mg₃N₂+4NH₃↑，
故答案為：3 Mg（NH₂）₂═Mg₃N₂+4NH₃↑；
（2）水中的氧和金剛石中的碳原子都是sp³雜化，每個水分子與相鄰的4個水分子形成氫鍵，且氫鍵具有方向性和飽和性，所以冰晶胞與金剛石晶胞排列方式相同，
故答案為：①②③；
（3）①Ni是28號元素，根據(jù)原子核外電子排布規(guī)律可知，Ni²⁺的基態(tài)核外電子排布式為1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁸，每個電子運動狀態(tài)都不相同，核外電子有26種運動狀態(tài)
故答案為：1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁸；26；
②尿素分子的結(jié)構(gòu)簡式為，所以尿素分子中碳原子的雜化方式為sp²雜化，每個分子中含有7個σ鍵，所以1mol尿素中含有7molσ鍵，含有的σ鍵數(shù)為7N_A，
故答案為：sp²；7；
③NO₃^-中N原子孤電子對=$\frac{5+1-2×3}{2}$=0、價層電子對數(shù)=0+3=3，其空間構(gòu)型平面正三角形，與之互為等電子體的陰離子如CO₃^2-，中性分子如BF₃，HYZ₃與HYZ₂ 中酸性偏強的是HNO₃，
故答案為：平面正三角形；CO₃^2-，BF₃，HNO₃；
④因為氧化鎳樣品中Ni³⁺與Ni²⁺的離子數(shù)之比為6：91，所以鎳元素的平均價為$\frac{6×3+91×2}{6+91}$=$\frac{200}{97}$根據(jù)化合物化合價代數(shù)各為零，得$\frac{200}{97}$x=2，則x=0.97，
故答案為：0.97．

點評 本題是對物質(zhì)結(jié)構(gòu)的考查，涉及晶胞計算、核外電子排布、雜化軌道、微粒結(jié)構(gòu)、氫鍵等知識點，側(cè)重對晶胞計算的考查，需要學生具有一定的空間想象與數(shù)學運算能力，注意熟記中學常見晶體結(jié)構(gòu)，題目難度較大．