Question

16．X、Y、Z、M、R、W均為周期表中前四周期的元素．X的基態原子外圍電子排布式為3s²；Y原子的L電子層的P能級上有一個空軌道；Z元素的基態原子最外層有3個未成對電子，次外層有2個電子； M 的原子的2p軌道上有1個電子的自旋方向與其它電子的自旋方向相反；R是海水中除氫、氧元素外含量最多的元素；W為過渡元素，它的基態原子外圍電子排布成對電子數和未成對電子數相同且為最外層電子數的兩倍．回答下列問題（相關回答均用元素符號表示）：
（1）W的基態原子的外圍電子排布圖為．其基態原子有26種能量不同的電子；
（2）R的氫化物的沸點比其上一周期同族元素氫化物的沸點低的原因是HF分子中存在氫鍵．
（3）ZM₃^-空間構型為平面三角形，其中Z的雜化方式為sp²．
（4）W與YM易形成配合物W（YM）₅，在W（YM）₅中W的化合價為0；與YM分子互為等電子體的離子的化學式為CN^-．
（5）W單質的晶體在不同溫度下有兩種原子堆積方式，晶胞分別如下圖A、B所示：

圖B中原子堆積方式為面心立方，A、B中W原子的配位數之比為1：2．A、B晶胞的棱長分別為a cm和b cm，則A、B兩種晶體的密度之比為b³：2a³．
（6）X和W組成的合金是目前已發現的儲氫密度最高的儲氫材料之一，其晶胞結構如圖甲（黑球代表W，白球代表X）．則該合金的化學式為FeMg₂或Mg₂Fe．

Answer 1

分析 X、Y、Z、M、R、W均為周期表中前四周期的元素，X的基態原子外圍電子排布式為3s²，則X為第三周期ⅡA族元素，為Mg元素；
Y基態原子的L電子層的p能級上有一個空軌道，原子核外電子排布為1s²2s²2p²，則B為C元素；
Z元素的基態原子最外層有3個未成對電子，次外層有2個電子，則Z處于第二周期，電子排布式為：1s²2s²2p³，為N元素；
M的基態原子的2p軌道上有1個電子的自旋方向與其它電子的自旋方向相反，原子核外電子排布為1s²2s²2p⁴，則M為O元素；
R是海水中除氫、氧元素外含量最多的元素，則R為Cl元素；
W為過渡元素，它的基態原子外圍電子排布成對電子數和未成對電子數相同且為最外層電子數的兩倍，其外圍電子排布式為：3d⁶4s²，核外電子排布為：1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁶4s²，故W為Fe元素，據此進行解答．

解答 解：X、Y、Z、M、R、W均為周期表中前四周期的元素，X的基態原子外圍電子排布式為3s²，則X為第三周期ⅡA族元素，為Mg元素；Y基態原子的L電子層的p能級上有一個空軌道，原子核外電子排布為1s²2s²2p²，則B為C元素；Z元素的基態原子最外層有3個未成對電子，次外層有2個電子，則Z處于第二周期，電子排布式為：1s²2s²2p³，為N元素；M的基態原子的2p軌道上有1個電子的自旋方向與其它電子的自旋方向相反，原子核外電子排布為1s²2s²2p⁴，則M為O元素；R是海水中除氫、氧元素外含量最多的元素，則R為Cl元素；W為過渡元素，它的基態原子外圍電子排布成對電子數和未成對電子數相同且為最外層電子數的兩倍，其外圍電子排布式為：3d⁶4s²，核外電子排布為：1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁶4s²，故W為Fe元素，
（1）W為Fe元素，E為26號元素，其核外電子總數為26，核外電子排布為：1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁶4s²，其基態原子的外圍電子排布圖為：；鐵的基態原子有26種能量不同的電子，
故答案為：；26；
（2）R為Cl元素，Cl的氫化物為氯化氫，其上一周期同族元素氫化物為HF，由于氟化氫分子中存在氫鍵，所以氟化氫的沸點高于氯化氫，
故答案為：HF分子中存在氫鍵；
（3）ZM₃^-為NO₃^-，NO₃^-中N原子的價層電子對數為：$\frac{5+1}{2}$=3，沒有孤電子對，所以NO₃^-的空間構型為平面三角形，N原子采用sp²雜質，
故答案為：平面三角形；sp²；
（4）W與YM易形成配合物W（YM）₅為Fe（CO）₅，Fe與CO易形成配合物Fe（CO）₅化合價的代數和為0，CO的化合價的代數和為0，則Fe的化合價為0；
根據等電子體的定義，CO的等電子體必須是雙原子分子或離子，且電子總數相等，所以與CO分子互為等電子體的離子的化學式為CN^-，
故答案為：0；CN^-；
（5）A中原子占據體心和頂點，為體心立方結構，原子數為1+8×$\frac{1}{8}$=2，B中占據頂點和面心，原子數為6×$\frac{1}{2}$+8×$\frac{1}{8}$=4，所以體心立方晶胞和面心立方晶胞中實際含有的Fe原子個數之比1：2；A、B晶胞的棱長分別為a cm和b cm，體積分別為a³cm³、b³cm³，晶胞的密度等于晶胞中鐵原子的質量與體積的比，為$\frac{2m}{{a}^{3}}$：$\frac{4m}{{b}^{3}}$=b³：2a³，
故答案為：面心立方；1：2；b³：2a³；
（6）Fe位于面心和頂點，數目為：6×$\frac{1}{2}$+8×$\frac{1}{8}$=4，Mg原子位于體心，數目為8，化學式為：FeMg₂或Mg₂Fe，
故答案為：FeMg₂或Mg₂Fe．

點評 本題考查了位置、結構與性質關系的綜合應用、晶胞的計算等知識，題目難度中等，推斷各元素為解答關鍵，注意掌握原子結構與元素周期律、元素周期律的關系，（5）（6）為難點，需要明確均攤法在晶胞計算中的應用．