Question

14．X、Y、Z、W、R是原子序數依次增大的前四周期元素．X的單質在Y₂中燃燒可生成XY和XY₂兩種氣體；Z的單質在Y₂中燃燒的產物ZY₂可使品紅溶液褪色；W的單質是黃綠色的有毒氣體；R³⁺離子的3d軌道半充滿．請回答下列問題：
（1）X元素在元素周期表中的位置第二周期ⅣA族，R基態原子的電子排布式為1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁶4s²；Y、Z、R三種元素中，電負性最大的是O．（用元素符號表示）
（2）XY₂的中心原子雜化方式為sp，其分子的空間構型直線型．
（3）金屬R單質的晶體在不同溫度下有兩種堆積方式，晶胞分別如圖所示．體心立方晶胞和面心立方晶胞中實際占有的R原子的個數之比為1：2．
（4）ZY₂氣體通入足量的含R³⁺和Ba²⁺的混合溶液中，生成白色沉淀，該反應的離子方程式為2Fe³⁺+SO₂+Ba²⁺+2H₂O=BaSO₄↓+2Fe²⁺+4H⁺．

Answer 1

分析 X、Y、Z、W、R是原子序數依次增大的前四周期元素，Z的單質在Y₂中燃燒的產物ZY₂可使品紅溶液褪色，則Y是O元素、Z是S元素、ZY₂為SO₂；X的單質在Y₂中燃燒可生成XY和XY₂兩種氣體，且X原子序數小于Y，則X是C元素，生成的兩種氣體為CO、CO₂；W的單質是黃綠色的有毒氣體，則W是Cl元素；R³⁺離子的3d軌道半充滿，R原子外圍電子排布為3d⁶4s²，核外有26個電子，故R為Fe元素．
（1）X為C元素，主族元素周期數=電子層數、主族族序數=最外層電子數；R為26號元素Fe，原子核外電子數為26，根據構造原理書寫R基態原子核外電子排布式；元素的非金屬性越強，其電負性越大；
（2）計算CO₂分子中C原子價層電子對數確定C原子雜化方式，結合價層電子對數、孤電子對數確定空間構型；
（3）利用均攤法計算晶胞中Fe原子個數之比；
（4）SO₂氣體通入足量的含Fe³⁺和Ba²⁺的混合溶液中，發生氧化還原反應生成硫酸根離子、亞鐵離子，硫酸根離子和鋇離子反應生成硫酸鋇白色沉淀．

解答 解：X、Y、Z、W、R是原子序數依次增大的前四周期元素，Z的單質在Y₂中燃燒的產物ZY₂可使品紅溶液褪色，則Y是O元素、Z是S元素、ZY₂為SO₂；X的單質在Y₂中燃燒可生成XY和XY₂兩種氣體，且X原子序數小于Y，則X是C元素，生成的兩種氣體為CO、CO₂；W的單質是黃綠色的有毒氣體，則W是Cl元素；R³⁺離子的3d軌道半充滿，R原子外圍電子排布為3d⁶4s²，核外有26個電子，故R為Fe元素．
（1）X為C元素，處于周期表中第二周期ⅣA族，R為26號元素Fe，原子核外電子數為26，基態原子核外電子排布式為1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁶4s²，O、S、Fe三種元素中，元素的非金屬性越強，其電負性越大，所以這三種元素電負性大小順序是O＞S＞Fe，則電負性最大的是O元素，
故答案為：第二周期ⅣA族；1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁶4s²；O；
（2）CO₂分子中中心原子價層電子對個數是2+$\frac{4-2×2}{2}$=2，不含孤電子對，所以C原子雜化方式為sp，分子空間結構為直線型，答案為：sp；直線形；
（3）體心立方晶胞中Fe原子個數=1+8×$\frac{1}{8}$=2，面心立方中Fe原子個數=6×$\frac{1}{2}$+8×$\frac{1}{8}$=4，體心立方晶胞和面心立方晶胞中實際占有的R原子的個數之比=2：4=1：2，故答案為：1：2；
（4）SO₂氣體通入足量的含Fe³⁺和Ba²⁺的混合溶液中發生氧化還原反應生成硫酸根離子、亞鐵離子，硫酸根離子和鋇離子反應生成硫酸鋇白色沉淀，離子方程式為：2Fe³⁺+SO₂+Ba²⁺+2H₂O=BaSO₄↓+2Fe²⁺+4H⁺，
故答案為：2Fe³⁺+SO₂+Ba²⁺+2H₂O=BaSO₄↓+2Fe²⁺+4H⁺．

點評 本題考查位置結構性質相互關系及應用，推斷元素是解題關鍵，涉及核外電子排布、雜化方式與空間構型判斷、晶胞計算、氧化還原反應等知識點，題目難度中等．