Question

12．X、Y、Z、M、N、Q P為元素周期表前四周期的7種元素．其中，X原子核外的M層中只有兩對成對電子，Y原子核外的L層電子數是K層的兩倍，Z是地殼內含量最高的元素，M的內層電子數是最外層電子數的9倍，N的原子序數比M小1，Q在元素周期表的各元素中電負性最大．P元素的第三電子層處于全充滿狀態，第四電子層只有一個電子請回答下列問題：
（1）X元素在周期表中的位置是第三周期ⅥA族，它的外圍電子的電子排布圖為．P元素屬于p區元素，
（2）XZ₂分子的空間構型是V型，YZ₂分子中Y的雜化軌道類型為sp雜化，相同條件下兩者在水中的溶解度較大的是SO₂（寫分子式），理由是SO₂為極性分子，CO₂為非極性分子，H₂O為極性溶劑，極性分子易溶于極性溶劑，故SO₂的溶解度較大．
（3）含有元素N的鹽的焰色反應為紫 色，許多金屬鹽都可以發生焰色反應，其原因是電子由較高能級躍遷到較低能級時，以光的形式釋放能量．
（4）元素M與元素Q形成晶體結構如圖1所示，設其晶胞邊長為a pm，該化合物的摩爾質量為Dg/mol．求該晶胞密度的計算式為$\frac{4×10{\;}^{30}×D}{a{\;}^{3}×N{\;}_{A}}$g/cm³．
（5）三聚氰胺是一種含氮化合物，其結構簡式如圖2所示．三聚氰胺分子中氮原子軌道雜化類型sp²、sp³，1mol三聚氰胺分子中σ鍵的數目為15N_A．

Answer 1

分析 X、Y、Z、M、N、Q、P為元素周期表前四周期的7種元素，X原子核外的M層中只有兩對成對電子，核外電子排布應為1s²2s²2p⁶3s²3p⁴，X為S元素；Y原子核外的L層電子數是K層的兩倍，Y有2個電子層，最外層電子數為4，故Y為C元素；Z是地殼內含量最高的元素，為O元素；M的內層電子數是最外層電子數的9倍，M只能處于第四周期，最外層電子數只能為2，內層電子總數為18，核外電子總數為20，故M為Ca元素；N的原子序數比M小1，則N為K元素；Q在元素周期表的各元素中電負性最大，Q為F元素；P元素的第三電子層處于全充滿狀態，第四電子層只有一個電子，原子核外電子數=2+8+18+1=29，則P為Cu元素，據此解答．

解答 解：X、Y、Z、M、N、Q、P為元素周期表前四周期的7種元素，X原子核外的M層中只有兩對成對電子，核外電子排布應為1s²2s²2p⁶3s²3p⁴，X為S元素；Y原子核外的L層電子數是K層的兩倍，Y有2個電子層，最外層電子數為4，故Y為C元素；Z是地殼內含量最高的元素，為O元素；M的內層電子數是最外層電子數的9倍，M只能處于第四周期，最外層電子數只能為2，內層電子總數為18，核外電子總數為20，故M為Ca元素；N的原子序數比M小1，則N為K元素；Q在元素周期表的各元素中電負性最大，Q為F元素；P元素的第三電子層處于全充滿狀態，第四電子層只有一個電子，原子核外電子數=2+8+18+1=29，則P為Cu元素，
（1）X為S元素，元素在周期表中的位置是：第三周期ⅥA族，外圍電子排布為3s²3p⁴，它的外圍電子的電子排布圖為，最后1個電子填充p能級，屬于p區元素，
故答案為：第三周期ⅥA族；；p；
（2）SO₂分子中S原子價層電子對數=2+$\frac{6-2×2}{2}$=3，S原子含有1對孤電子對，故其立體結構是V型，CO₂分子C原子呈2個σ鍵、沒有孤電子對，C的雜化軌道類型為sp雜化，SO₂為極性分子，CO₂為非極性分子，H₂O為極性溶劑，極性分子易溶于極性溶劑，故SO₂的溶解度較大，
故答案為：V型；sp雜化；SO₂；SO₂為極性分子，CO₂為非極性分子，H₂O為極性溶劑，極性分子易溶于極性溶劑，故SO₂的溶解度較大；
（3）含有K元素的鹽的焰色反應為紫色，許多金屬鹽都可以發生焰色反應，其原因是電子由較高能級躍遷到較低能級時，以光的形式釋放能量，
故答案為：紫；電子由較高能級躍遷到較低能級時，以光的形式釋放能量；
（4）元素Ca與元素F形成晶體，晶胞中藍色球數目=8×$\frac{1}{8}$+6×$\frac{1}{2}$=4、藍色球為8個，故化學式為CaF₂，該化合物的摩爾質量為D g/mol，晶胞質量=4×$\frac{D}{N{\;}_{A}}$g，晶胞邊長為a pm，則晶胞體積=（a×10^-10 cm）³=a³××10^-30 cm³，則晶胞密度=$\frac{4×\frac{D}{{N}_{A}}}{a{\;}^{3}×10{\;}^{-30}cm{\;}^{3}}$=$\frac{4×10{\;}^{30}×D}{a{\;}^{3}×N{\;}_{A}}$g/cm³，
故答案為：$\frac{4×10{\;}^{30}×D}{a{\;}^{3}×N{\;}_{A}}$；
（5）三聚氰胺分子中處于環上的N原子成2個σ鍵，有1對孤電子對，采取sp²雜化，氨基中N原子成3個σ鍵，含有1對孤電子對，N原子采取sp³雜化，單鍵為σ鍵，雙鍵含有1個σ鍵、1個π鍵，故1個三聚氰胺分子含有15個σ鍵，則1mol三聚氰胺分子中σ鍵的數目為15N_A，
故答案為：sp²、sp³；15N_A．

點評 本題是對物質結構的考查，涉及核外電子的排布、分子結構與性質、晶胞計算等，（4）中注意利用均攤法計算晶胞的質量，難度中等．