Question

4．已知元素X、Y、Z、W、Q均為短周期元素，原子序數依次增大．X基態原子的核外電子分布在3個能級，且各能級電子數相等，Z是地殼中含量最多的元素，W是電負性最大的元素，元素Q的核電荷數等于Y、W原子的最外層電子數之和．另有R元素位于元素周期表第4周期第Ⅷ族，外圍電子層有2個未成對電子，請回答下列問題．
（1）微粒XZ₃^2-的中心原子雜化類型為sp²雜化，化合物YW₃的空間構型為三角錐形；
（2）R基態原子的電子排布式為1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁸4s²；
（3）一種新型導體晶體的晶胞如右圖所示，則該晶體的化學式為MgNi₃C，其中一個Q原子緊鄰12R原子；
（4）R的氫氧化物能溶于含XY^-離子的溶液生成一種配離子[R（XY）₄]^2-，該反應的離子方程式是Ni（OH）₂+4CN^-=[Ni（CN）₄]^2-+2OH^-，弱酸HXY分子中存在的σ鍵與π鍵的數目之比為1：1．

Answer 1

分析 X、Y、Z、W、Q均為短周期元素，原子序數依次增大．X基態原子的核外電子分布在3個能級，且各能級電子數相等，原子核外電子排布為1s²2s²2p²，故X為C元素；Z是地殼中含量最多的元素，則Z為O元素；Y原子序數介于碳、氧之間，故Y為N元素；W是電負性最大的元素，故W為F元素；元素Q的核電荷數等于Y、W原子的最外層電子數之和，則Q的核電荷數=5+7=12，則Q為Mg；R元素位于元素周期表第4周期第Ⅷ族，外圍電子層有2個未成對電子，核外電子排布為1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁸4s²，故R為Ni，據此解答．

解答 解：X、Y、Z、W、Q均為短周期元素，原子序數依次增大．X基態原子的核外電子分布在3個能級，且各能級電子數相等，原子核外電子排布為1s²2s²2p²，故X為C元素；Z是地殼中含量最多的元素，則Z為O元素；Y原子序數介于碳、氧之間，故Y為N元素；W是電負性最大的元素，故W為F元素；元素Q的核電荷數等于Y、W原子的最外層電子數之和，則Q的核電荷數=5+7=12，則Q為Mg；R元素位于元素周期表第4周期第Ⅷ族，外圍電子層有2個未成對電子，核外電子排布為1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁸4s²，故R為Ni．
（1）微粒CO₃^2-的中心C原子價層電子對數=3+$\frac{4+2-2×3}{2}$=3，故C原子采取sp²雜化，化合物NF₃的空間構型與氨氣類似，為三角錐形，
故答案為：sp²雜化；三角錐形；
（2）R元素位于元素周期表第4周期第Ⅷ族，外圍電子層有2個未成對電子，核外電子排布為1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁸4s²，
故答案為：1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁸4s²；
（3）Mg位于晶胞頂點，晶胞中Mg原子數目為8×$\frac{1}{8}$=1，Ni原子位于面心，Ni原子數目為6×$\frac{1}{2}$=3，C原子位于體心，原子數目為1，則該晶體的化學式為MgNi₃C，與Q最近的R原子位于面心，每個頂點Q原子為12個面共用，故與一個Q原子緊鄰R原子有12個，
故答案為：MgNi₃C；12；
（4）Ni的氫氧化物能溶于含CN^-離子的溶液生成一種配離子為[Ni（CN）₄]^2-，該反應的離子方程式是：Ni（OH）₂+4CN^-=[Ni（CN）₄]^2-+2OH^-，弱酸HCN分子結構式為H-C≡N，單鍵為σ鍵，三鍵含有1個σ鍵、2個π鍵，故分子中σ鍵與π鍵的數目之比為2：2=1：1，
故答案為：Ni（OH）₂+4CN^-=[Ni（CN）₄]^2-+2OH^-；1：1．

點評 本題是對物質結構的考查，涉及雜化軌道、分子構型、核外電子排布、晶胞計算、配合物、化學鍵等，需要學生具備扎實的基礎，難度中等．